交流變頻調(diào)速電機(jī)原理-在線瀏覽
2024-07-27 23:28本頁(yè)面
【正文】 既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于風(fēng)機(jī)泵類特性的負(fù)載。根據(jù)風(fēng)機(jī)速度的反饋信號(hào)，控制晶閘管SCR導(dǎo)通的相角，從而控制風(fēng)機(jī)定子的輸入電壓，以控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速。下圖中，電容C的作用就是把一相電流移相，以產(chǎn)生兩相在時(shí)間上互差π/2 rad相位角（或1/2周期）交變電流，在空間位置上互差π/2 rad電度角的兩相繞組是由風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來保證的。 轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和線路簡(jiǎn)單，投資不高，但其機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍受到一定限制，且低速時(shí)轉(zhuǎn)差功率損耗較大，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。⑶電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，通過改變電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁電流進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。離合器的電樞與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁極與工作機(jī)械相連。 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，能平滑調(diào)速，采用閉環(huán)控制后可擴(kuò)大調(diào)速范圍，運(yùn)用于通風(fēng)類或恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載；其缺點(diǎn)是低速時(shí)損耗大，效率低。如何能夠?qū)⑾挠谵D(zhuǎn)子電阻上的功率利用起來，同時(shí)又能提高調(diào)速性能？串極調(diào)速就是在這樣的指導(dǎo)思想下提出來的。 串極調(diào)速的工作原理實(shí)際上是在轉(zhuǎn)子回路中引入了一個(gè)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率相同的可控的附加電動(dòng)勢(shì)，通過控制這個(gè)附加電動(dòng)勢(shì)的大小，來改變轉(zhuǎn)子電流的大小，從而改變轉(zhuǎn)速。 串極調(diào)速具有機(jī)械特性比較硬、調(diào)速平滑、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，便于向大容量發(fā)展，但它也存在著功率因素較低的缺點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍廣、調(diào)速平滑性能好、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn)，可以方便的實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，整個(gè)調(diào)速特性與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速和弱磁調(diào)速十分相似，并可與直流調(diào)速相比美。變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電的變換器，是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制裝置。將固定直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓的裝置稱為斬波器（DC－DC變換）。如果磁通太弱，即電機(jī)出現(xiàn)欠勵(lì)磁，將會(huì)影響電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，由TM＝KT F M I 2 COS j 2 (式中 TM ：電磁轉(zhuǎn)矩，F(xiàn) M ：主磁通，I 2 ：轉(zhuǎn)子電流，COS j 2 ：轉(zhuǎn)子回路功率因素，KT ：比例系數(shù))，可知，電機(jī)磁通的減小，勢(shì)必造成電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的減小。因此，在改變電機(jī)頻率時(shí)，應(yīng)對(duì)電機(jī)的電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以維持電機(jī)磁通的恒定。所以，通常也把這種變頻器叫作VVVF裝置或VVVF。3．變頻器分類⑴從變頻器主電路的結(jié)構(gòu)形式上可分為交－直－交變頻器和交－交變頻器。交－直－交變頻器主電路結(jié)構(gòu)如下圖。它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。正、反向兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓u 0。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(dǎo)通期間不斷改變其控制角。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(dá)到電源頻率的1/3～1/2，不能高速運(yùn)行，這是它的主要缺點(diǎn)。⑵從變頻電源的性質(zhì)上看，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。電壓型變頻器的主電路典型形式如下圖。 電壓型變頻器逆變輸出的交流電壓為矩形波或階梯波，而電流的波形經(jīng)過電動(dòng)機(jī)負(fù)載濾波后接近于正弦波，但有較大的諧波分量。電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似，所不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，見下圖，直流電流波形比較平直，使施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變，基本不受負(fù)載的影響，其特性類似于電流源，所以稱之為電流型變頻器。電流型變頻器的整流部分一般采用相控整流，或直流斬波，通過改變直流電壓來控制直流電流，構(gòu)成可調(diào)的直流電源，達(dá)到控制輸出的目的。一般的交－交變頻器雖然沒有濾波電容，但供電電源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓型變頻器。⑶交－直－交變頻器根據(jù)VVVF調(diào)制技術(shù)不同，分為PAM和PWM兩種。PAM調(diào)制方式又有兩種：一種是調(diào)壓采用可控整流，即把交流電整流為直流電的同時(shí)進(jìn)行相控整流調(diào)壓，調(diào)頻采用三相六拍逆變器，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，但由于輸入環(huán)節(jié)采用晶閘管可控整流器，當(dāng)電壓調(diào)得較低時(shí)，電網(wǎng)端功率因素較低，而輸出環(huán)節(jié)采用晶閘管組成的三相六拍逆變器，每周換相六次，輸出的諧波較大。而其輸出逆變環(huán)節(jié)未變，仍有諧波較大的問題。PWM是將VV與VF集中于逆變器一起來完成的，稱為脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation）方式，簡(jiǎn)稱PWM方式。其基本結(jié)構(gòu)見圖c。而要使方波電壓的有效值隨輸出頻率的變化而改變，只能靠改變方波的幅值，即只能靠前面
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