淺析三相異步電動機的串級調速

（大慶油田電力集團油田熱電廠，黑龍江 大慶 163314）

淺析三相異步電動機的串級調速

梁永成

（大慶油田電力集團油田熱電廠，黑龍江 大慶 163314）

串級調速即將可調節電勢附加至繞線式電動機的轉子回路中，通過附加電勢的串入，對電動機轉差進行改變，用以調整電動機速度。附加電勢會將其所在電路中大部分的轉差功率吸收掉，再將電勢吸收的反差功率通過附加裝置轉換能量再次利用，或返還回電網。

串級調速：轉差率；電動機

1 原理概述

電阻調速在繞線式電動機的轉子回路中調速效率極低，將調速電阻串聯入轉子回路中，回路中會產生一定的轉差功率損耗，轉差功率會隨著轉速的降低而不斷的增加，換言之，轉差功率的損耗量便會越高，但是由于調速電阻的串入便會造成轉差功率的消耗，因此系統效率便無法提升。

2 調速方法

三相異步式電動機的轉速可以通過“60f/p（1-s）”公式進行計算求得，式中f代表供電頻率，P代表極對數，s則為轉差率。通過改變f、p、s值中的任何一個，均能夠對轉速予以改變。串級調速是在傳統的串電阻調速基礎上發展而來的，其原理繼承了一部分原有調速結構的原理，但在轉差功率的利用上遠遠優于串電阻調速的方式。使得轉差功率被最大程度的加以利用，提高了電機的整體效率。并且將控制量引入電動轉子側，即并將一個同轉子的相數相附加且回路頻率相同的電勢串入繞線式電動機轉子的回路中，通過附加電勢實現電機的調速。

而轉差功率的大部分則被串入的附加電勢所吸收，再利用產生附加電勢的裝置設法把所吸收的這部分轉差功率回饋入電網，就能使電動機在低速運轉時具有較高的效率。

以下通過分析對附加電勢的改變是如何對電動機的轉速進行調節的，串級調速系統對電動機的調速原理是什么。異步電動機在云狀過程中具有自然機械性，此時附加電勢為零，電動機運轉速度穩定且接近額定轉速值，若是電動機對恒轉矩進行拖動而負載，那么轉子每項的電流為

由于定子電壓相對較為恒定，因此氣隙磁通始終不會改變，電動機中電磁轉矩當電勢串入到電動機的轉子回路中，且轉子的感應電勢同相位之間的差角不小于90°，那么電動機主要向下進行調速。由于串入了，轉子回路合成電勢將會發生改變，由轉變為轉子電流會因此而發生變化，從而造成呢個電磁轉矩的變化，相位差角為180°時，則轉子電流

此時，電動機的電磁轉矩亦相應增大，電動機轉矩大于負載轉矩，迫使電動機加速，s值減小，可以看出，隨著s值減小，亦減小。當所串入的足夠大時，電機必然要加速超過同步速，使s＜0，，式（5）中的分子項變為亦減小，當電動機轉矩復原到與負載阻轉矩相平衡時，加速過程結束，電動機處在高于同步速的某值下穩定運行。所串入同相位的附加電勢幅值越大，電動機穩定轉速就越高。

3 如何獲得附加電勢

轉子的感應電勢頻率變化會隨著電機轉速的改變而發生改變，那么串入電動機電路的附加電勢大小必須可調且頻率跟蹤對于成本以及控制難度以及設計都有所增加。在設計的應用中主要需要將交流電勢同直流電勢進行比較，在此之前需要將交流電勢轉變為直流電勢，而對于速度的調整只需對直流電勢幅值大小進行調整，便能夠有效進行調速。而應用逆變電壓器則是為保證得到同調速范圍相互匹配的電勢。

4 傳統調速系統效率分析

在串級調速系統中，當電動機的轉速降低時，如果負載轉矩不變，基本不變，上式分子和分母中的隨著s得增大而減小，因此系統效率不會過多的受到轉差率的影響，因此系統效率能夠保持在較高的狀態。

5 傳統串級調速系統功率因數的分析

雖然傳統串級調速的方式效率較高，但是串入電阻會導致系統的公因數現將，因而隨著電動機轉速的下降就會造成功率因數隨之降低，功率因數其實質為系統吸收有功功率同視在功率的比值，其公式表示為

所以異步電機功率因數才會隨著轉速的變化而發生改變。

結語

文章在對串級調速原理進行分析的基礎上，對其系統等效電路進行了推導，通過對逆變導通角β的改變從而對理想空載轉速予以改變，以此調整電機轉速。該種調速方式可以將系統中的轉差功率予以回收利用，電機轉速越低其回饋的功率便會越大，因而從轉換效率來說，串級調速系統比傳統的調速系統更加節能高效。

[1]佟純厚．交流電動機晶閘管調速系統[M]．北京∶機械工業出版社，1998．

[2]朱震蓮．現代交流調速系統[M]．西安：西北工業大學出版社，1994．

TM34 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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