交流變頻調速電機原理-文庫吧
2025-06-01 23:28 本頁面
【正文】 轉差離合器調速的優(yōu)點是控制簡單，運行可靠，能平滑調速，采用閉環(huán)控制后可擴大調速范圍，運用于通風類或恒轉矩類負載；其缺點是低速時損耗大，效率低。⑷串極調速 前面介紹的定子調壓調速、轉子變電阻調速、電磁轉差離合器調速均存在著轉差功率損耗較大、效率低的問題，是很大的浪費。如何能夠將消耗于轉子電阻上的功率利用起來，同時又能提高調速性能？串極調速就是在這樣的指導思想下提出來的。 串極調速的基本思想是將轉子中的轉差功率通過變換裝置加以利用，以提高設備的效率。 串極調速的工作原理實際上是在轉子回路中引入了一個與轉子繞組感應電動勢頻率相同的可控的附加電動勢，通過控制這個附加電動勢的大小，來改變轉子電流的大小，從而改變轉速。見下圖。 串極調速具有機械特性比較硬、調速平滑、損耗小、效率高等優(yōu)點，便于向大容量發(fā)展，但它也存在著功率因素較低的缺點。3． 改變頻率f （變頻調速）當極對數(shù)p不變時，電動機轉子轉速與定子電源頻率成正比，因此，連續(xù)的改變供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑的調節(jié)電動機的轉速。異步電動機變頻調速具有調速范圍廣、調速平滑性能好、機械特性較硬的優(yōu)點，可以方便的實現(xiàn)恒轉矩或恒功率調速，整個調速特性與直流電動機調壓調速和弱磁調速十分相似，并可與直流調速相比美。三． 異步電動機變頻調速1．變頻器與逆變器、斬波器變頻調速是以變頻器向交流電動機供電，并構成開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)。變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調電壓、可調頻率的交流電的變換器，是異步電動機變頻調速的控制裝置。逆變器是將固定直流電壓變換成固定的或可調的交流電壓的裝置（DC－AC變換）。將固定直流電壓變換成可調的直流電壓的裝置稱為斬波器（DC－DC變換）。2．變壓變頻調速（VVVF）在進行電機調速時，通常要考慮的一個重要因素是，希望保持電機中每極磁通量為額定值，并保持不變。如果磁通太弱，即電機出現(xiàn)欠勵磁，將會影響電機的輸出轉矩，由TM＝KT F M I 2 COS j 2 (式中 TM ：電磁轉矩，F(xiàn) M ：主磁通，I 2 ：轉子電流，COS j 2 ：轉子回路功率因素，KT ：比例系數(shù))，可知，電機磁通的減小，勢必造成電機電磁轉矩的減小。由于電機設計時，電機的磁通常處于接近飽和值，如果進一步增大磁通，將使電機鐵心出現(xiàn)飽和，從而導致電機中流過很大的勵磁電流，增加電機的銅損耗和鐵損耗，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。因此，在改變電機頻率時，應對電機的電壓進行協(xié)調控制，以維持電機磁通的恒定。為此，用于交流電氣傳動中的變頻器實際上是變壓（Variable Voltage，簡稱VV）變頻（Variable Frequency，簡稱VF）器，即VVVF。所以，通常也把這種變頻器叫作VVVF裝置或VVVF。根據(jù)異步電動機的控制方式不同，變壓變頻調速可分為恒定壓頻比（V/F）控制變頻調速、矢量控制（FOC）變頻調速、 直接轉矩控制變頻調速等。3．變頻器分類⑴從變頻器主電路的結構形式上可分為交－直－交變頻器和交－交變頻器。交－直－交變頻器首先通過整流電路將電網(wǎng)的交流電整流成直流電，再由逆變電路將直流電逆變?yōu)轭l率和幅值均可變的交流電。交－直－交變頻器主電路結構如下圖。 交－交變頻器把一種頻率的交流電直接變換為另一種頻率的交流電，中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)，又稱為周波變換器。它的基本結構如下圖所示。 常用的交－交變頻器輸出的每一相都是一個兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。正、反向兩組按一定周期相互切換，在負載上就獲得交變的輸出電壓u 0。輸出電壓u 0的幅值決定于各組整流裝置的控制角a，輸出電壓u 0的頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角a一直不變，則輸出平均電壓是方波，要的到正弦波輸出，就在每一組整流器導通期間不斷改變其控制角。對于三相負載，交－交變頻器其他兩相也各用一套反并聯(lián)的可逆線路，輸出平均電壓相位依次相差120176。交－交變頻器由其控制方式?jīng)Q定了它的最高輸出頻率只能達到電源頻率的1/3～1/2，不能高速運行，這是它的主要缺點。但由于沒有中間環(huán)節(jié)，不需換流，提高了變頻效率，并能實現(xiàn)四象限運行，因而多用于低速大功率系統(tǒng)中，如回轉窯、軋鋼機等。⑵從變頻電源的性質上看，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。對交－直－交變頻器，電壓型變頻器與電流型變頻器的主要區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)采用什么樣的濾波器。電壓型變頻器的主電路典型形式如下圖。在電路中中間直流環(huán)節(jié)
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