淺談三相異步電動機特性及變頻調速

康強

摘 要： 此次針對三相異步電動機，借助電工理論，探索了電動機等值電路，把轉子回路折算至定子側，構成統一回路，在等值電路基礎上分析了多種方程式，這些方程式對電動機能源傳輸過程有了進一步的體現。多種電動機控制方式不同，對于鼠籠型三相異步電動機，文章分析了變頻驅動系統，探討了變頻器運用過程中應注意問題和變頻調速的良好特性。

關鍵詞： 三相異步電動機；特性；變頻調速

依據電源性質可將電動機劃分成直流與交流電動機。前者依據供磁方法分成勵磁與水磁電動機，勵磁電動機具備三種勵磁法，而水磁電動機通常為功率較小的一種電動機。后者可劃分成異步與同步電動機，異步電動機依據轉子結構可以劃分成鼠籠型與繞線型電動機，異步電動機定子通常是以三個在空間相互鎘120°電角度及對稱排列的結構一樣的繞組連接的，繞組的每一個線圈根據某種規律分別嵌入定子的各個槽中。同步電動機分成三種，包括勵磁與永磁、無換向器與磁阻同步電動機。交流異步電動機是平時經常談論到的感應電動機，可以劃分成鼠籠與繞線型感應電動機，依據定子電源相數還可劃分成單相與三相感應電動機。

一、三相交流異步電動機方程式的分析

對于三相交流異步電動機方程式展開分析，第一步需要分析電動機等值電路。電動機經過電磁感應法把電能轉變成機械能，通過輸出轉子拉動負載運行。

U1、E1與E ' 2、I 1與I ' 2、R1與R ' 2、X1與X ' 2、I m與 R m、 X m與 S 分別是定子繞組相電壓與相電動勢、轉子折算至定子側的相電動勢與定子繞組相電流、轉子折算至定子側的相電流與定子繞組相電阻等。三相感應電動機等值電路將工作電路基本原理進行簡化以后，把電磁轉換抽象過程展開了優化，構成了整體且直觀性的電工電路。借助電工理論分析等值電路，電源輸入三相總功率是P1=3U1I1cosφ1①，cosφ1代表的是電源功率因數，定子三相銅耗就是：Pcu1=3I12R1②，而消耗在電動機鐵芯內的三相鐵耗就是：PFe=3Im2R m③。

由于有功功率僅僅耗損于電阻中國，電路僅有定子回路、勵磁與轉子回路這幾個電阻，電源輸入有功功率去掉定子銅耗與鐵芯內鐵耗就可以指導折算以后的轉子回路電阻中的總功率，也就是電磁功率為：

④。其中表示轉子回路功率因數，而轉子折算至定子側轉子三相銅耗為： ⑤；而電磁功率-定子側轉子三相銅耗=總機械功率為： ⑥；進而通過以上公式就

可以經過變形變換成： ⑦。

轉子機械角速度就是： ⑧；而等效轉子電角速度在這個地方就可以界定成：V=2πf（1-S）⑨。P表示電動機對數，而f為電源頻率。電動機軸輸出功率就是：P2=PMec-Pmec-Pad⑩；綜上整合以后得到：P2=P1-Pcu1-PFe-Pcu2-P mec-Pad ；經過以上公式可了解到電動機輸出功率和別的多種損耗關系。電

磁轉矩就是： 。依據等值電路可以了解到定子繞組電流相量是：I1=Im+（-I'2） ；電動機轉子電流為：f 2=S.f。

經過分析，電動機多數計算具來源于以上方程式，其為深入分析和電動機控制選型打下了扎實的基礎，如使用該方程式對電動機特性曲線展開分析。

二、探索三相交流異步電動機特性

通常來說，三相交流異步電動機特性實際上就是說多種參數和輸出功率之間的關系，尤其關鍵的就是電源側功率因數與轉差率、效率以及電磁轉矩等。

而轉子轉速及轉差率表達式為：S=■，當電動機開啟以后，空載過程中，轉子未能輸出，這個時候可以認為轉子不具備電流，也就是PCu2是0，轉差率也是0，轉子速度與同步轉速相等。倘若存在負載，且負載增大，輸出功率增大，轉子電流增大，這個時候轉差率也會隨之而增大，就會造成轉子速度和空載比較，轉速下降。

定子電流做了分析，其表達式就是相量的表達式，空載過程中，轉子電流是0，伴隨著負載增大，轉子電流增大就會造成定子電流增大。

倘若負載增大，轉子電流有功分量增大，定子電流有功分量就會伴隨其而增大，如此就會導致定子功率因數增大。倘若近似額定負載，定子側功率因數變成最大的，假使負載持續增大，轉子電流里面的無功分量就會增大，反而會造成定子側功率因數下降。

電磁轉矩是空載轉矩以及輸出轉矩之和，伴隨著負載增大，輸出轉矩增大，空載轉矩基本不改變，則電磁轉矩伴隨著負載增大而增大。

在空載至滿載時，電動機鐵損與機械損耗變化小，界定成不變損耗，定子銅耗和轉子銅耗與附加損耗是伴隨著負載改變而差生變化的，界定成可變損耗，經過數學計算，借助導數求取最值方式，獲取到不變損耗等于可變損耗時，效率最大。如若接著增加負載，效率就會變小，且效率曲線則近似成凸曲線。

三、三相交流異步電動機變頻調速

現階段，中國對于鼠籠異步電動機調速運用頻率最多的就是變頻調速。經過轉變電動機定子繞組工作頻率從而實現調速，這就是所謂的變頻調速。如若將三相交流電連接于定子繞組，定子和轉子間空氣間隙內會形成旋轉的磁場，這一磁場和轉子繞組間會出現相對運動，讓內部磁場生成感應電動勢及電流，這一電流和旋轉磁場互相作用，形成的電磁轉矩能夠使電動機運行。變頻調速系統關鍵設備是供應變頻電源的變頻器。變頻器可以劃分為交-直-交流變頻器與交-交流變頻器，現階段使用較廣的是交流-直流-交流變頻器，這種方式比較適合使用在精度高且調速性能良好的場合中。

要開展變頻調速的鼠籠異步電動機必須要有專業的變頻電機，且該電機是能夠按照工作需求，經過改變電機頻率實現所需轉速的目的，增大強冷風扇，借此確保電機在低轉速中的冷卻，變頻電機根據電磁與結構設計上而言和一般的電機有差別，其可以充分適應電源頻率變化，專門設置的變頻電機，該作用就是可解釋成電抗器加一般電機。

變頻器輸入端應連接斷路器，倘若接于接觸器，只能將其作為電開關，不可將其作為停電機的控制使用，控制電機開關，使用對變頻器的控制，嚴禁使用切斷和接通變頻器的輸入電源控制法，變頻器輸入端每一次上電聚會損壞器件。倘若電源側設置了接觸器，運用其的目的在于電源出現斷電問題，自行把變頻器和電源脫開，防止在外部端子控制下重新供電過程中變頻器自動工作，以此來確保設備安全和人的生命安全。

假使在一拖一的條件下是不需要設置輸出接觸器的，同時設置了也不會得到任何好處，在變頻器與電機為一拖二時，一用一備條件下是應當設置接觸器轉變工作電機的，進行控制過程中，應當先使輸出接觸器動作吸合，運用接觸器的常開觸點是變頻器運行條件。輸出端設置接觸器，輸出端接觸器在斷開的過程中給會有過電壓作用于功率組件只能夠，變頻器雖存在吸收回路避免過電壓，導致故障并非必然的，可以防止。因而不設置是最好的，如若要設置，也需要在暫停變頻器輸出以后才可以斷開，同時還應當做連鎖避免變頻器輸出使接通。

結束語：

電動機類型很多，多種類型的電動機特性也存在著很大的差別，對于實際采用的電機，應當分析其工作特性，充分了解其本質，才可以充分運用先進的控制方式。鼠籠型三相交流異步電動機在生產過程中運用甚廣，分析其特性是很有必要的。對于該種類型的電動機，目前國內外使用的調速方式為變頻調速法，這種方式從開啟到調速到停車均設計完整，是使用非常廣的一種調速方式。

參考文獻

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