变频器培训-异步电动机与变频调速之一

1.1 变频调速概述

1.1.1 什么是变频器

定义:把工频交流电(或直流电)变换为电压和频率可变的交流电的电气设备称为变频器。变频器的主要用途是用于交流电动机的调速控制。

变频器应用:通过对电动机的调速控制,达到节能、提高工作效率、实现自动控制等目的。在钢铁、石油、石化、化纤、纺织、机械、电力、电子、建材、煤炭、医药、造纸、注塑、卷烟、吊车、城市供水、中央空调及污水处理等行业得到普遍应用。现在我国能用变频器的地方都在采用变频器。

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1.1.2 变频器与电动机的关系变频器从输入端看:输入的是工频三相交流电,从输出端看:输出的是频率和电压可调的交流电。控制电动机工作变频器是电动机和电源之间的一个中间控制环节,变频器和电动机要匹配,变频器的输出特性和功能参数必须与

电动机的工作特性相吻合。

电动机要求:电动机要调速;在起动、制动时电流大;频率改变时电压也必须随之改变,闭环控制要求:速度精度高、快速性好,控制方便。 1.2.1 三相异步感应交流电动机的工作原理

1.旋转磁场 在一个可旋转的马蹄型磁铁中间,放置一只可转动的笼型短路线圈。 当转动马蹄形磁铁时, 笼型转子就会跟着一起旋转。这是因为当磁铁转动时,其磁感线(磁通)切割笼型转子的导体,在导体中因电磁感应而产生感应电动势,由于笼型转子本身是短路的,在电动势作用下导体中就有电流流过 。该电流又和旋转磁场相互作用,产生转动力矩,驱动笼型转子随着磁场的转向而旋转起来,这就是异步电动机的简单旋转原理。

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 2.旋转磁场的转速在以上的分析中,旋转磁场只有一对磁极,即p=1,当电流变化一个周期,旋转磁场正好在空间转过一周。对50Hz工频交流电而言,旋转磁场每秒在空间旋转50周,n1=60f1=60×50r/min=3000r/min。若磁场有两对磁极,p=2,则电流变化一周,旋转磁场只转过0.5周,比磁极对数p=1情况下的转速慢了一半,即n1=60f1/2=1500r/min。同理,在3对磁极p=3情况下,电流变化一周,旋转磁场仅旋转了1/3周,即n1=60f1/3=1000r/min。以此类推,当旋转磁场有p对磁极,旋转磁场的转速为 

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3.转子的转动电动机转子导线切割旋转磁场产生感应电流;感应电流又与旋转磁场作用产生电磁力使转子旋转。转子的转向与旋转磁场的转向相同。但转子的转速n要低于旋转磁场的转速n1。

转速差: n =n1-n 4. 转差率s转速差是一个绝对差值,对于一台具体的电动机,不管n1大还是小,其值不变。如n1=1500r/min,n=1440r/min; Δn=60r/min。 当 n1=750r/min,n=690r/min;n1=60r/min,n=0。为了表示转速差和同步转速的关系,我们取比值 S = Δn/n1=n1-n/n1S—转差率,是分析电动机转速和转矩的一个重要公式。 转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。

如起动瞬间n=0,s=1,转差率最大;空载时接近1,s很小,在0.005以下;若n=n1时,则s=0,此时称为理想空载状态,这在实际运行中是不存在的。异步电动机工作时,转差率在1~0之间变化,当电动机在额定负载下工作时,其额定转差率sN=0.0 1~0.07之间。

对于某台确定的电动机,其额定转差率是一定的。如nN=1440转/分,s=0.04; nN=1480转/分,S=0.0133.

结论:

1.转速差: n =n1-n是异步电动机工作的必要条件,它随转矩的大小发生变化。使转子转速也随转矩的变化在小范围内变化。

2.转差率S:因为转速差是一个确定的值,不随频率的变化而变化,而转差率和n1建立了联系,当n1下降时,转差率s上升,当n1上升时,转差率s下降。


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