淺論三相異步電動機的機械特性\\啟動\\制動與調速

摘 要:目前異步電動機因為它運行可靠性、維護方便，以及價格適中等一系列的特點已被廣泛地應用在各個工業電氣自動化領域中。本文就三相異步電動機的機械特性出發，主要簡述電動機的啟動、制動、調速等技術問題[1]。

關鍵詞:三相異步電動機機械特性啟動制動調速

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0071-01

隨著電力電子技術的發展和交流調速技術的日益成熟，使得異步電動機在調速性能方面大大提高。異步電動機具有結構簡單、運行可靠、價格低、維護方便等一系列的優點，因此，異步電動機被廣泛應用在電力拖動系統中。下面就三相異步電動機的機械特性出發，主要簡述電動機的啟動，制動、調速等技術問題。

1 三相異步電動機的機械特性

三相異步電動機的機械特性是指:電動機的轉速(n)與電磁轉矩(Tem)之間的關系。三相異步電動機的電磁轉矩表達式常見的有兩種形式:參數表達式和物理表達式。其中參數表達式反映了電磁轉矩與電源參數及電動機參數之間的關系，利用該式可以方便地分析參數變化對電磁轉矩的影響和對各種人為特性的影響。物理表達式反映了異步電動機電磁轉矩產生的物理本質，說明了電磁轉矩是由轉子有功電流和主磁通相互作用而產生的[2]。

三相異步電動機的機械特性是一條非線性曲線，一般情況下，以最大轉矩(或臨界轉差率)為分界點。固有機械特性的線性段屬于硬特性，額定工作點的轉速略低于同步轉速。人為機械特性曲線的形狀可用參數表達式分析得出，分析時關鍵要抓住最大轉矩、臨界轉差率及啟動轉矩這三個量隨參數的變化規律。

2 三相異步電動機的啟動

三相異步電動機的起動方式有兩種:直接啟動(小容量電機)、降壓啟動(大容量電機)。其中降壓啟動分為定子串接電阻或電抗降壓啟動、Y-降壓啟動和自耦變壓器降壓啟動。Y-降壓啟動只適用于正常運行時為三角形聯結的電動機，其啟動電流和啟動轉矩均降為直接啟動時的1/3，它也適用于輕載啟動。自耦變壓器降壓啟動時，啟動電流和啟動轉矩均降為直接啟動時的l/2k(k為自耦變壓器的變比)，適合帶較大的負載啟動。另外軟啟動是一種集電極軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新型電動機控制裝置，國外稱為Soft Starter[3]。它的主要構成是串接于電源與被控電動機之間的三相反并聯晶閘管及其電子控制電路。運用串接于電源與被控電動機之間的軟啟動器，以不同的方法，控制其內部晶閘管的導通角，使電動機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電動機全電壓。在軟啟動過程中，電動機啟動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。

3三相異步電動機的制動

三相異步電動機有三種制動狀態:能耗制動、反接制動(電源兩相反接和倒拉反轉)和回饋制動。這三種制動狀態的機械特性曲線、能量轉換關系及用途、特點等均與直流電動機制動狀態類似。

4 三相異步電動機的調速

三相異步電動機的調速方法有變極調速、變頻調速和變轉差率調速。變極調速是通過改變定子繞組接線方式來改變電機極數，從而實現電機轉速的變化。變極調速為有級調速，變極調速時的定子繞組聯結方式有三種:Y-YY、順串Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY聯結方式屬于恒轉矩調速方式，另外兩種屬于恒功率調速方式。變極調速時，應同時對調定子兩相接線，這樣才能保證調速后電動機的轉向不變。變頻器?是?把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC)，的過程叫整流。再把直流電(DC)變換為交流電(AC)，的過程叫逆變，其中把直流電變換為交流電的裝置叫逆變器(inverter)。對于逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱之為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要用在三相異步動機的調速，又叫變頻調速器。變頻調速是現代交流調速技術的主要方向，它可實現無級調速，適用于恒轉矩和恒功率負載。變轉差率調速包括繞線轉子異步電動機的轉子串接電阻調速、串級調速和降壓調速。異步電動機的降壓調速主要用于風機類負載的場合，或高轉差率的電動機上，同時應采用速度負反饋的閉環控制系統[4]。

5 結語

通過以上對三相異步電機的機械特性、起動制動的闡述對電機的使用有了較全面的說明，其中是對它的常見的幾種起動方式和制動方式及使用的場合等進行了詳細的分析和說明，尤其是對啟動的方法提出了自己獨到的見解。

參考文獻

[1]莫正康，半導體變流技術，機械工業出版社，2004，326.

[2]Chen Jie. Photoelectric conversion in PN junction of high-pure P-type silicon [J]. Semiconductor Optoelectronics， 1998，19(3):208～209.

[3]陳伯時主編，電力拖動自動控制系統，北京，機械工業出版社，1997.

[4]滿木奎主編，電機原理及驅動，北京，清華出版社，2010.