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交流电机调速的常见方法有哪些？

2024-01-26 02:32:13 | 人围观 | 评论:

交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。
交流电机由于没有换向器,因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。
交流电机调速
随着电力电子技术、微电子技术、数字控制技术以及控制理论的发展，交流传动系统的动、静态特性完全可以和直流传动系统相媲美，交流传动系统获得广泛应用，交流传动取代直流传动已逐步变为现实。
由于交流电机本质上为非线性、多变量、强耦合、参数时变、大干扰的复杂对象，它的有效控制一直是国内外研究的热点问题，现已提出了多种控制策略与方法。其中经典线性控制不能克服负载、模型参数的大范围变化及非线性因素的影响，控制性能不高；矢量控制、直接转矩控制也存在一些问题：近年来，随着现代控制和智能控制的理论发展，先进控制算法被应用于交流电机控制，并取得一定成果。
(1)恒压频比控制
此法是从变压变频基本控制方式出发的且不带速度反馈的开环控制方式。由于在额定频率以下，若电压一定而只降低频率，那么气隙磁通就要过大，造成磁路饱和，严重时烧毁电机。为了保持气隙磁通不变，采用感应电势与频率之比为常数的方式进行控制。
此法优点：结构简单，工作可靠，控制运算速度要求不高等。
此法缺点：开环控制的调速精度和动态性能较差；只控制了气隙磁通，而不能调节转矩，性能不高；由于不含有电流控制，起动时必须具有给定积分环节，以抑制电流冲击；低频时转矩不足，需转矩补偿，以改变低频转矩特性。
(2)闭环转差频率控制
此法是一种直接控制转矩的控制方式。在电机稳定运行时，在转差率很小的变化范围内，只要维持电机磁链不变，电机转矩就近似与转差角频率成正比，因此控制转差角频率即可控制电机转矩。
此法优点：基本上控制了电机转矩，提高了转速调节的动态性能和稳态精度。
此法缺点：不能真正控制动态过程的转矩，动态性能不理想。
交流电机调速的调速方法
1.听声音，仔细找故障点交流异步电机在运行中，若发现较细的“嗡嗡”声，没有忽高忽低的变化，是一种正常的声音，若声音粗、且有尖锐的“嗡嗡”、“咝咝”声是存在故障的先兆，应考虑以下原因：
(l)铁芯松动电机在运行中的振动，温度忽高忽低的变化，会使铁芯固定螺栓变形，造成硅钢片松动，产生大的电磁噪声。
(2)转子噪声转子旋转发出的声音，由冷却风扇产生的，是一种“呜呜”声，若有像敲鼓时的“咚咚”声，这是电机在骤然启动、停止、反接制动等变速情况下，加速力矩使转子铁芯与轴的配合松动所造成的，轻者可继续使用，重者拆开检查和修理。
(3)轴承噪声电机在运行中，必须注意轴承声音的变化，把螺丝刀的一端触及在轴承盖上，另一端贴在耳朵上，可以听到电机内部的声音变化，不同的部位，不同的故障，有不同的声音。如“嘎吱嘎吱”声，是轴承内滚的不规则运动所产生，它与轴承的间隙、润滑脂状态有关。“咝咝”声是金属摩擦声，一般由轴承缺油于磨所致，应拆开轴承添润滑脂剂等。
2.利用嗅觉，分析故障电机在正常运行中是没有异味的，若嗅到异昧，便是故障信号，如焦糊味，是绝缘物烧烤发出的，且随电机温度的升高，严重时还会冒烟；如油焦味，多半是轴承缺油，在接近干磨状态时油气蒸发出现的异味。
3.利用手感，检查故障用手触摸电视的外壳，可以大致判断温度的高低，若用手一触及电机外壳便感到很烫，温度值很高，应检查原因，如：负荷过重、电压过高等，然后针对原因排除故障。
交流电机调速的三种方法是什么?
1、改变磁极对数调速，目的就是控制磁场的同步速度控制转子转速。转差率不变，其转差损耗少，为有级调速，使用场合有限制。
2、改变转差率调速，同步转速不变改变转子回差激磁电流。缺点，无法利用电机的滑差功率，其功率因数低，而且全部的转差功率都以热能形式消耗掉。
3、改变频率调速，转差率和转差功率消耗都不变。
从上面三种调速方式的能耗转换角度看，其中改变频率调速效率最高。因为变频调速功率和效率高，调速准确度也相当高。并且具有很硬的机械特性和较宽的调速范围，容易实现闭环自动控制，也是交流电动机调速最节能的调速方法。它代表当今交流传动调速控制水平，也是变频器使用越来越广泛的主要原因。
（1） 变极调速；这种变速方式只适用于专门生产的变极多速异步电动机，通过绕组的不同连接方式，获得2、3、4极三种速度。只能实现较大范围的调速。
（2） 转子串电阻；只适合与绕线式转子异步电机，改变串联于转子电路上的电阻的阻值，从而改变转差率实现调速。可以实现多种调速。但电阻消耗功率，效率低，机械性能变软，只适合调速要求不高的场合。
（3） 串级调速；只适合与绕线式异步电机，它通过一定的电子设备将转差功率反馈到电网。在风泵等传动系统中广泛适用。
（4） 超同步串级调速；接入交——交变频器，控制变频器的工作状态，可以使电动机在同步速度上下调速。调速范围大，能产生制动力矩。
（5） 调压调速；利用晶闸管构成交流调速电路，改变触发角，改变异步电机的端电压进行调速。效率较低，只适合特殊转子的电动机；
交流电机调速方法
一、变极对数调速方法
改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速。
二、变频调速方法
使用变频器改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
三、串级调速方法
串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法
线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。
五、定子调压调速方法
改变电动机的定子电压时，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。
六、电磁调速电动机调速方法
电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。
七、液力耦合器调速方法
液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。通过不同的液力（润滑油和涡轮）达到调速。
编辑：黄飞
 




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