浅论三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速

浅论三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速摘要:目前异步电动机因为它运行可靠性、维护方便,以及价格适中等一系列的特点已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。本文就三相异步电动机的机械特性出发,主要简述电动机的启动、制动、调速等技术问题[1]。关键词:三相异步电动机机械特性启动制动调速随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟,使得异步电动机在调速性能方面大大提高。异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点,因此,异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。下面就三相异步电动机的机械特性出发,主要简述电动机的启动,制动、调速等技术问题。1三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指:电动机的转速(n)与电磁转矩(Tem)之间的关系。三相异步电动机的电磁转矩表达式常见的有两种形式:参数表达式和物理表达式。其中参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系,利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质,说明了电磁转矩是由转子有功电流和主磁通相互作用而产生的[2]。三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线,一般情况下,以最大转矩(或临界转差率)为分界点。固有机械特性的线性段属于硬特性,额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出,分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。2三相异步电动机的启动三相异步电动机的起动方式有两种:直接启动(小容量电机)、降压启动(大容量电机)。其中降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-降压启动和自耦变压器降压启动。Y-降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机,其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3,它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时,启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/2k(k为自耦变压器的变比),适合带较大的负载启动。另外软启动是一种集电极软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置,国外称为SoftStarter[3]。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器,以不同的方法,控制其内部晶闸管的导通角,使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至启动结束,赋予电动机全电压。在软启动过程中,电动机启动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。3三相异步电动机的制动三相异步电动机有三种制动状态:能耗制动、反接制动(电源两相反接和倒拉反转)和回馈制动。这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态类似。4三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数,从而实现电机转速的变化。变极调速为有级调速,变极调速时的定子绕组联结方式有三种:Y-YY、顺串Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY联结方式属于恒转矩调速方式,另外两种属于恒功率调速方式。变极调速时,应同时对调定子两相接线,这样才能保证调速后电动机的转向不变。变频器?是?把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),的过程叫整流。再把直流电(DC)变换为交流电(AC),的过程叫逆变,其中把直流电变换为交流电的装置叫逆变器(inverter)。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称之为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波,主要用在三相异步动机的调速,又叫变频调速器。变频调速是现代交流调速技术的主要方向,它可实现无级调速,适用于恒转矩和恒功率负载。变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。异步电动机的降压调速主要用于风机类负载的场合,或高转差率的电动机上,同时应采用速度负反馈的闭环控制系统[4]。5结语通过以上对三相异步电机的机械特性、起动制动的阐述对电机的使用有了较全面的说明,其中是对它的常见的几种起动方式和制动方式及使用的场合等进行了详细的分析和说明,尤其是对启动的方法提出了自己独到的见解。参考文献[1]莫正康,半导体变流技术,机械工业出版社,2004,326.[2]ChenJie.PhotoelectricconversioninPNjunctionofhigh-pureP-typesilicon[J].SemiconductorOptoelectronics,1998,19(3):208～209.[3]陈伯时主编,电力拖动自动控制系统,北京,机械工业出版社,1997.[4]满木奎主编,电机原理及驱动,北京,清华出版社,2010.