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三相異步電動(dòng)機(jī)的幾種調(diào)速方式
三相異步電動(dòng)機(jī)的幾種調(diào)速方式
三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：
n=60f/p(1-s)
從上式可見,，改變供電頻率f,、電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看,，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。
在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,、斬波調(diào)速、串級調(diào)速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器,、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速,。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對數(shù)的多速電動(dòng)機(jī)，改變定子電壓,、頻率的變頻調(diào)速有能無換向電動(dòng)機(jī)調(diào)速等。
從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來看,，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗,，如多速電動(dòng)機(jī),、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速,，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中,；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中,；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中,。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加,，如果調(diào)速范圍不大,，能量損耗是很小的。
一,、變極對數(shù)調(diào)速方法
這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對數(shù)達(dá)到調(diào)速目的,，特點(diǎn)如下：
具有較硬的機(jī)械特性,，穩(wěn)定性良好；
無轉(zhuǎn)差損耗,，效率高；
接線簡單,、控制方便、價(jià)格低,；
有級調(diào)速，級差較大,，不能獲得平滑調(diào)速,；
可以與調(diào)壓調(diào)速,、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用,，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性,。
本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床,、升降機(jī)、起重設(shè)備,、風(fēng)機(jī)、水泵等,。
二、變頻調(diào)速方法
變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率,，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器,，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器,。其特點(diǎn)：
效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗,；
應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動(dòng)機(jī),；
調(diào)速范圍大,，特性硬,，精度高；
技術(shù)復(fù)雜,，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難,。
本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。
三,、串級調(diào)速方法
串級調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的,。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置,，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式,，串級調(diào)速可分為電機(jī)串級調(diào)速、機(jī)械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式,，多采用晶閘管串級調(diào)速,，其特點(diǎn)為：
可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機(jī)械上,，效率較高；
裝置容量與調(diào)速范圍成正比,，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70％－90％的生產(chǎn)機(jī)械上,；
調(diào)速裝置故障時(shí)可以切換至全速運(yùn)行，避免停產(chǎn),；
晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大,。
本方法適合于風(fēng)機(jī),、水泵及軋鋼機(jī),、礦井提升機(jī),、擠壓機(jī)上使用。
四,、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法
繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低,。此方法設(shè)備簡單，控制方便,，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速,，機(jī)械特性較軟,。
五,、定子調(diào)壓調(diào)速方法
當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線,，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比,，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小,，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍,，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī),，如調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī),，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍,，當(dāng)調(diào)速在2：1以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。
調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源,，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種,。晶閘管調(diào)壓方式為,。調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：
調(diào)壓調(diào)速線路簡單,，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；
調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中,，效率較低。
調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機(jī)械,。
六、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法
電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī),、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源（控制器）三部分組成。直流勵(lì)磁電源功率較小,，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成,，改變晶閘管的導(dǎo)通角,，可以改變勵(lì)磁電流的大小。
電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞,、磁極和勵(lì)磁繞組三部分組成,。電樞和后者沒有機(jī)械聯(lián)系,，都能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。電樞與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動(dòng)部分,，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負(fù)載軸對接稱從動(dòng)部分,。當(dāng)電樞與磁極均為靜止時(shí)，如勵(lì)磁繞組通以直流,，則沿氣隙圓周表面將形成若干對N、S極性交替的磁極,，其磁通經(jīng)過電樞,。當(dāng)電樞隨拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),，由于電樞與磁極間相對運(yùn)動(dòng)，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,，帶動(dòng)有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速N1,，這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式，變動(dòng)轉(zhuǎn)差離合器的直流勵(lì)磁電流,，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)：
裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡單,、運(yùn)行可靠、維修方便,；
調(diào)速平滑、無級調(diào)速,；
對電網(wǎng)無諧影響；
速度失大,、效率低,。
本方法適用于中、小功率,，要求平滑動(dòng)、短時(shí)低速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械,。
七、液力耦合器調(diào)速方法
液力耦合器是一種液力傳動(dòng)裝置,，一般由泵輪和渦輪組成,，它們統(tǒng)稱工作輪，放在密封殼體中,。殼中充入一定量的工作液體,，當(dāng)泵輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí),，處于其中的液體受葉片推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí),，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),。液力耦合器的動(dòng)力轉(zhuǎn)輸能力與殼內(nèi)相對充液量的大小是一致的。在工作過程中,，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速,，作到無級調(diào)速,，其特點(diǎn)為：
功率適應(yīng)范圍大，可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要,；
結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠,，使用及維修方便,，且造價(jià)低,；
尺寸小，能容大,；
控制調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,。
本方法適用于風(fēng)機(jī),、水泵的調(diào)速,。