YVE系列变频调速三相异步电动机原理及发展

发表时间:2020/5/21   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:文立斌
[导读] 摘要:YVE系列变频调速三相异步电动机,由于变频运行下三相异步电动机调速系统具有节能的重要优点, 已在国内外工业生产和日常生活许多领域得到越来越广泛地应用。
        (采油三厂吴起作业吴一联中心站  717600)
        摘要:YVE系列变频调速三相异步电动机,由于变频运行下三相异步电动机调速系统具有节能的重要优点, 已在国内外工业生产和日常生活许多领域得到越来越广泛地应用。目前在变频调速系统中,随着电力电子技术及变频调速技术的迅速发展,交流调速技术日新月异,新的控制策略不断涌现,这也使得交流调速开始全面取代直流调速。在交流调速技术中,交流变频调速以其优异的调速性能,高效节能和广泛的应用范围等特点而被国内外人为是最有前途的调速方式。
        关键词:变频调速;三相异步电动机;
        1三相异步电动机变频调速的基本原理
        根据电机学原理可知。三相异步电动机的转速为:
        n=n1(l-s)=-^-(l-s) (1)
        式中,:j——异步电动机的同步转速/——定子供电频率; P一电动机的磁极对数;s——转差率。
        由上式可知,若能连续的改变三相异步电动机定子的供电频率f, 就可以平滑的改变三相异步电动机的同步转速鴨及三相异步电动机 轴上的转速。从而实现三相异步电动机的无级调速,这就是变频调速 的基本原理。
        然而仅仅改变三相异步电动机定子的供电频率,并不能使三相 异步电动机获得满意的调速指标。必须相应地改变三相异步电动机定 子电压才行。因为三相异步电动机的感应电动势为:
        £最0=4.倾糾如电 (2)
        式中,U、——定子绕组的端电压 啊一定子绕组每极串联的匝 数;<k——每极气隙磁通;K”——基波绕组系数。
        从上式可知,若只降低三相异步电动机定子的供电频率而感应 电动势£,不变,则磁通如,必然要增大,将使三相异步电动机磁路过 饱和。即超过磁通如,激磁电流增加,会使三相异步电动机的发热超 过了该台三相异步电动机绝缘材料的耐热温升,而使三相异步电动机 由于温度过高而烧毁;若升高三相异步电动机定子的供电频率£而感 应电动势妬不变,即定子的供电频率高于50Hz进行调速时,此时 定子承受的电压已经是额定电压,只能保持电压不变。此时三相异步 电动机定子供电频率越高,磁通如越弱。根据磁化曲线可知,磁路 已经进入到不饱和区,磁通<(>„,不稳定。将使三相异步电动机的转速n 不稳定。综合以上两种情况,在三相异步电动机进行变频调速时,不能 一味的增加或减少三相异步电动机定子的供电频率flo为了保证改变 三相异步电动机变频调速顺利进行,在改变定子的供电频率时,三 相异步电动机定子绕组的端电压U,也应相应的改变。即:
        #=常数或务=常数
        Jl Jl
        1.1在50Hz(工频)以下调速
        由式(1)可知,要保持三相异步电动机磁通不变,当三相异步电动机定子的供电频率£从额定值向下调节时,必须同时降低感应电动势旦,使号=常数,即釆用恒电动势旦频比控制方式,但三相异步电动机定子绕组中的感应电动势是难以直接控制的。当三相异步电动机定子绕组中的感应电动势马较高时,可以忽略定子绕组漏阻抗h的压降。而认为三相异步电动机定子的相电压E、~U、,则得字=常
        Jl 数,这是恒压频比的控制方式。
        在以工频50Hz为基础降低频率调速时,三相异步电动机调速时的机械特性曲线的硬度系数不变,维持了工频时的硬度系数。从而保证了该种调速方法具有较好的稳定性和平滑性。

三相异步电动机调速前后最大转矩不变,因而保持了调速前后过载能力不变。由于启动转矩的增大,而使启动转矩倍数提高。这样看来,在三相异步电动机的各种调速方法中,尤以变频调速的各项指标均良好。克服了其他调速方法的不足,其调速性能可以和直流电动机相媲美。所以我们平常所说的变频调速通常都指的是三相异步电动机降低频率。即以工频50Hz 为基础,在此基础上往下调。
        1.2在50Hz(工频)以上调速
        在50Hz(工频)以上调速时,频率可以从工频50Hz往上提高,但 电压0升高已经很困难,同时要考虑绝缘材料的耐压能力,最多只能 保持额定电压不变。由式(2)可知,这将迫使磁通与定子的供电频 率成反比例减少,相当于“恒功率调速”,要求负载转矩随转速升高 而相应的减少。在工频以上调速时,随着频率的升高,最大转矩在不断 的减小,电动机的过载能力随之减小;在工频以上调速时,随着频率的 升高,启动转矩也不断的减小,启动能力随之降低。因而,我们平常所 说的三相异步电动的变频调速没有特殊情况时,一般指的是工频以下 的调速。工频以上的调速方法很少用。
        2变频调速的实现
        2.1交-交变频装置
        交-交变频装置,它把某一恒压恒频的交流电变换成电压和频率 都可调的交流电。所以交-交变频装置又称直接变频。在电路结构上, 它由接到同一交流电源上的若干个可控整流器组成。按照一定的规律 控制各相可控整流器的控制角,就可以在输出端得到相应较低频率的 交流电。这种变频装置效率较高,但控制设备复杂。主要用于低速大容 量系统。
        2.2交-直-交变频装置
        交-直-交变频装置,它把某一恒压恒频的交流电先经变流器整流 成直流电。再经逆变器变换成电压和频率都可调的交流电。所以交- 直-交变频装置又称间接变频。这种变频装置调速范围宽,功率因数 高。可用于各种电力拖动系统。
        3三相异步电动机变频调速的发展
        随着变频调速异步电动机在国内外市场上日益扩大应用。自90年代中期以来,我国有众多电动机生产企业设计、研制和生产适用于不同应用的各种系列变频调速三相异步电动机,例如 :通用变频调速电动机系列、起重冶金变频调速电动机系列、隔爆变频调速电动机系列、电梯变频调速电动机系列、辊道变频调速电动机系列、牵引变频调速电动机系列等。从目前情况看,这些系列电动机能基本满足国内市场的需求。
        据资料显示,我国对于变频凋速三相异步电动机的品种不断扩大,产品设计也不断改进。为了适应不同用途、不同工作条件和使用环境、不同工况等各种要求,专用系列和改型系列变频调速电动机产品不论现在和将来,都在迅速发展。
        结束语
        变频渊速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的渊速方法。随着电力电子技术的飞速发展,变频调速三相交流异步电动机的应用越来越广泛,它已在诼步替代其它各种调速电动机,而变频调速三相异步电动机因其结构简单、制造方便、易于维护、性能良好、运行可靠等优点而在工业领域得到广泛应用。
        参考文献
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        [2](张燕)〔中国电力出版社〕1979.
        [3]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社,1990.
        [4]王晓霞,孙德才,徐艳山.关于提高“C程序设计”课程教学质量的思考,2012,4(3):70-72.
        [5](杨兴瑶)〔电动机的调速原理及系统水利电力出版社1979〕
        [6]陆宝琦.交流变频电机的绝缘[J].绝缘材料,2001.
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