變頻調(diào)速三相異步電動機恒轉(zhuǎn)矩及恒功率特性的控制

1、2002 年第 3 期(總第 112 期)2002年 9 月 30 日出版(EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE)防爆電機變頻調(diào)速三相異步電動機恒轉(zhuǎn)矩及恒功率特性的控制孫振宇佳木斯電機股份有限公司,黑龍江佳木斯 (154002)摘要闡述變頻調(diào)速三相異步電動機在低頻(f<50Hz) 時的恒轉(zhuǎn)矩特性及高頻(f>50Hz) 時的恒功率特性的控制。關(guān)鍵詞變頻調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩特性恒功率特性控制ControlCharacteristicsofConstantTorqueandConstantOutputinVariable FrequencyAdju stable Speed

2、Three PhaseInductionMotors SunZhenyuAbstract Thispapergivesadescriptionofcontrollingtheconstanttorquecharacteristicsatlo wfrequency(lessthan50Hz)andtheconstantoutputcharacteristicsathighfrequency(over50H z)invariable frequencyadjustable speedthree phaseinductionmotors.KeywordsVariablefrequencyadjust

3、able speed,Constanttorquecharacteristic,Constantoutputcharacteristic,Control.E1=444f1N1mKw1在忽略定子阻抗壓降的情況下,有U1E1=444f1N1mKw1f1m(1)1 引言隨著我國工業(yè)自動化程度的提高 ,對電動機的調(diào)速性能的要求大大提高 ,而變頻調(diào)速電機具有效率高、調(diào)速范圍廣、精度高、調(diào)速平滑等優(yōu)點 ,是異步電動機較理想的調(diào)速方法。本文對交流三相異步電動機變頻調(diào)速中的恒轉(zhuǎn)矩及恒功率特性的控制進行了簡明的闡述。假設(shè) Te max 和 Te 分別代表電源頻率為額定頻率 f1e 電動機的最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩,而

4、 Tf max 和 Tf e 分別代表在某一小于額定頻率 f1e 下電動機的最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩 ,若要保證電動機過載能力不變 ,則有 :TfmaxTemax=mTfeTe而 Tmax=3PU122f1R1+22 恒轉(zhuǎn)矩特性的控制眾所周知 ,電動機的轉(zhuǎn)速為n=60f1nP(1-s)=n0-(2)定子電路電壓平衡方程式為U1=-E1+I1Z1收稿日期 :2002-07-16R1+(X10+X20)孫振宇男1967 年生 ,畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)電機專業(yè),現(xiàn)從事低壓電機設(shè)計工作年第 3 期(總第 112期)防爆電機(EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE)20022002 年 9

5、 月 30 日出版由于X10+X20=2f(L10+L20,考慮f1較高時 (接近額定時),(X10+X20)R1則有 :Tmax=C(U12)f1(3)3 恒功率特性的控制電動機輸出功率 :TfenP=975=K則有 :Tfef1=Tef1eTfef1e=Tef1由式 4可得即:U1=U1eU11=f1f1eU1e1e=K(7)(6)額定頻率和某一頻率下的最大轉(zhuǎn)矩為U12U1e2Tfmax=C()和 Temax=C()f1f1e 由式 2 可得 :U1222(TfeTfmaxf1)U1f1e=TeU1e2U1e1Te max()f1eU1f1U1e=f1e當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負載時 ,有U1U1ef1=

6、f1e=K由式 1可知U1=444Kw1N1m=Cmf1(5)feTe由此可知 ,如果能保證 U1 f1=K,K 為常數(shù) ,則可保持在調(diào)整過程中電動機的功率恒定。值得注意的是 :電動機在額定頻率以下調(diào)速時 ,受磁路飽和的限制 ,實現(xiàn)恒功率調(diào)速是不可行的 ;另一方面電動機在高于額定頻率以上調(diào)速時 ,要實現(xiàn)理想的恒功率調(diào)速也是困難的。因為要滿足式 (7)規(guī)定的條件 ,定子電壓必將與 1 成正比升高 ,電動機的絕緣壽命、鐵損、溫升都將是恒功率調(diào)速的障礙。故變頻調(diào)速系統(tǒng)大都作為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速系統(tǒng)來使用?？傊?,在異步電機調(diào)速過程中 ,為了得到寬的調(diào)速范圍 ,可將恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速結(jié)合應(yīng)用。在高于額定頻率以上調(diào)速時 ,保持電壓不變 ,隨轉(zhuǎn)速的升高 ,磁通減少 , 轉(zhuǎn)矩減少,從而得到近似恒功率調(diào)速,機械特性見圖 2?；?4)這即是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制的原理。即只要保證U1比值恒定 ,調(diào)整時電動機的過載能力就不變,f1但在較低的頻率調(diào)速時