交流异步电动机变频调速的原理

变频调速三相异步电动机的设计1.前言三相异步电动机在工农业生产中具有广泛的应用，据统计，在电网的总负载中三相异步电动机占总动力负载的 85%，由此可见，三相异步电动机在工农业中的重要性。三相异步电动机所以能得到这样广泛的应用，是由于它结构简单、制造容易、运行可靠、维护方便，而且效率高、重量轻、价格低。但是，由于其从电网吸取滞后的电流，从而使电网功率因数变坏、无功电流增大、线路损耗增大，更重要的是调速性能差，从而使其应用受到一定限制。在生产中应用异步电动机由于工艺要求，需要电动机调速的场合，人们往往从二个方面着手解决。一方面是不用异步电动机而使用调速性能好的直流电动机。另一方面是应用新技术，使异步电动机的运行能够根据生产工艺要求进行调速。异步电动机的调速方法有多种，如改变电源电压的调压调速、改变电源频率的调频调速、改变极数的变极调速。随着电力电子技术的飞速进展,变频调速三相异步电动机以其可靠稳定的运行和良好的性能价格比，已在逐步替代其它各种调速电动机，广泛应用于造纸、轧钢、纺织等许多领域。2.变频调速的原理由电机学理论可知，异步电动机定子绕组通一三相电流，在气隙中会产生一个以同步转速转动的旋转磁场。转速方程如下所示(1)：……………………………………(1)式(1)中：n——电动机的实际转速 f1——电动机定子绕组的供电频率 p——旋转磁场的极对数 S——转差率，表示定子旋转磁场的同步转速 n1与 n 的关系：n=n1(1-S)从（1）式中可见，改变异步电动机的供电频率 f1，就可改变电动机的转速n1和 n，达到调速目的。但 f1的升高或降低影响到异步电动机的其它参数，如定子绕组中的输入电压 U1，输入电流 I1和磁通 Φ。三相异步电动机每相电压 U1有以下关系式 2：U1≈E1=4.44f1N1K1Φ…………………………(2)式(2)中： U1——定子相电压 E1——定子相电动势 N1——定子相绕组总匝数 K1——基波绕组系数 Φ——每极气隙磁通三相异步电动机在设计时，都给定了额定电压 U1N，额定电流 I1N及相应的额定频率 f1N，磁通 Φ 的数值都定为接近磁路饱和的数值。从（1）中可见，降低f1，可使电动机减速，但在降低 f1时，从（2）式可见，若保持 U1不变，Φ 必须增大。但 Φ 增大是不可能的，因为它已接近饱和值。保持 Φ 不变，只有降低 U1，保持 U1/ f1=常数……(3)。这种降低电动机转速 n，是在 f1＜f1N情况下采纳，Φ 不变，故称为恒磁通控...