（大慶油田電力集團油田熱電廠，黑龍江 大慶 163314）

淺析三相異步電動機的串級調(diào)速

梁永成

（大慶油田電力集團油田熱電廠，黑龍江 大慶 163314）

串級調(diào)速即將可調(diào)節(jié)電勢附加至繞線式電動機的轉子回路中，通過附加電勢的串入，對電動機轉差進行改變，用以調(diào)整電動機速度。附加電勢會將其所在電路中大部分的轉差功率吸收掉，再將電勢吸收的反差功率通過附加裝置轉換能量再次利用，或返還回電網(wǎng)。

串級調(diào)速：轉差率；電動機

1 原理概述

電阻調(diào)速在繞線式電動機的轉子回路中調(diào)速效率極低，將調(diào)速電阻串聯(lián)入轉子回路中，回路中會產(chǎn)生一定的轉差功率損耗，轉差功率會隨著轉速的降低而不斷的增加，換言之，轉差功率的損耗量便會越高，但是由于調(diào)速電阻的串入便會造成轉差功率的消耗，因此系統(tǒng)效率便無法提升。

2 調(diào)速方法

三相異步式電動機的轉速可以通過“60f/p（1-s）”公式進行計算求得，式中f代表供電頻率，P代表極對數(shù)，s則為轉差率。通過改變f、p、s值中的任何一個，均能夠對轉速予以改變。串級調(diào)速是在傳統(tǒng)的串電阻調(diào)速基礎上發(fā)展而來的，其原理繼承了一部分原有調(diào)速結構的原理，但在轉差功率的利用上遠遠優(yōu)于串電阻調(diào)速的方式。使得轉差功率被最大程度的加以利用，提高了電機的整體效率。并且將控制量引入電動轉子側，即并將一個同轉子的相數(shù)相附加且回路頻率相同的電勢串入繞線式電動機轉子的回路中，通過附加電勢實現(xiàn)電機的調(diào)速。

而轉差功率的大部分則被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加電勢的裝置設法把所吸收的這部分轉差功率回饋入電網(wǎng)，就能使電動機在低速運轉時具有較高的效率。

以下通過分析對附加電勢的改變是如何對電動機的轉速進行調(diào)節(jié)的，串級調(diào)速系統(tǒng)對電動機的調(diào)速原理是什么。異步電動機在云狀過程中具有自然機械性，此時附加電勢為零，電動機運轉速度穩(wěn)定且接近額定轉速值，若是電動機對恒轉矩進行拖動而負載，那么轉子每項的電流為

由于定子電壓相對較為恒定，因此氣隙磁通始終不會改變，電動機中電磁轉矩當電勢串入到電動機的轉子回路中，且轉子的感應電勢同相位之間的差角不小于90°，那么電動機主要向下進行調(diào)速。由于串入了，轉子回路合成電勢將會發(fā)生改變，由轉變?yōu)檗D子電流會因此而發(fā)生變化，從而造成呢個電磁轉矩的變化，相位差角為180°時，則轉子電流

此時，電動機的電磁轉矩亦相應增大，電動機轉矩大于負載轉矩，迫使電動機加速，s值減小，可以看出，隨著s值減小，亦減小。當所串入的足夠大時，電機必然要加速超過同步速，使s＜0，，式（5）中的分子項變?yōu)橐鄿p小，當電動機轉矩復原到與負載阻轉矩相平衡時，加速過程結束，電動機處在高于同步速的某值下穩(wěn)定運行。所串入同相位的附加電勢幅值越大，電動機穩(wěn)定轉速就越高。

3 如何獲得附加電勢

轉子的感應電勢頻率變化會隨著電機轉速的改變而發(fā)生改變，那么串入電動機電路的附加電勢大小必須可調(diào)且頻率跟蹤對于成本以及控制難度以及設計都有所增加。在設計的應用中主要需要將交流電勢同直流電勢進行比較，在此之前需要將交流電勢轉變?yōu)橹绷麟妱?，而對于速度的調(diào)整只需對直流電勢幅值大小進行調(diào)整，便能夠有效進行調(diào)速。而應用逆變電壓器則是為保證得到同調(diào)速范圍相互匹配的電勢。

4 傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)效率分析

在串級調(diào)速系統(tǒng)中，當電動機的轉速降低時，如果負載轉矩不變，基本不變，上式分子和分母中的隨著s得增大而減小，因此系統(tǒng)效率不會過多的受到轉差率的影響，因此系統(tǒng)效率能夠保持在較高的狀態(tài)。

5 傳統(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)的分析

雖然傳統(tǒng)串級調(diào)速的方式效率較高，但是串入電阻會導致系統(tǒng)的公因數(shù)現(xiàn)將，因而隨著電動機轉速的下降就會造成功率因數(shù)隨之降低，功率因數(shù)其實質為系統(tǒng)吸收有功功率同視在功率的比值，其公式表示為

所以異步電機功率因數(shù)才會隨著轉速的變化而發(fā)生改變。

結語

文章在對串級調(diào)速原理進行分析的基礎上，對其系統(tǒng)等效電路進行了推導，通過對逆變導通角β的改變從而對理想空載轉速予以改變，以此調(diào)整電機轉速。該種調(diào)速方式可以將系統(tǒng)中的轉差功率予以回收利用，電機轉速越低其回饋的功率便會越大，因而從轉換效率來說，串級調(diào)速系統(tǒng)比傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)更加節(jié)能高效。

[1]佟純厚．交流電動機晶閘管調(diào)速系統(tǒng)[M]．北京∶機械工業(yè)出版社，1998．

[2]朱震蓮．現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)[M]．西安：西北工業(yè)大學出版社，1994．

TM34 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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