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电动机变频调速的探讨与运用

电动机变频调速的探讨与运用

点击数:7319 次   录入时间:03-04 11:49:50   整理:http://www.55dianzi.com   变频器基础
变频器技术是一门综合性的技术。它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比, 利用变频器对交流电动机进行调速控制, 有许多优点, 如节电, 容易实现对现有电动机的调速控制, 可以实现大范围内的高效连续调速控制, 容易实现电动机的正反转切换, 可以进行高频度的起停运转, 可以进行电气制动, 可以对电动机进行高速驱动, 可以适应各种环境, 可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制, 电源功率因素大, 所需容量小, 可以组成高性能的控制系统等。

  1 交流电动机的工作原理和变频调速

  1. 1 异步电动机工作原理

  当在一台三相异步电动机的定子绕组上加上三相交流电压时, 该电压将产生一个旋转磁场, 其速度由定子电压的频率所决定。当磁场旋转时, 位于该磁场中的转子绕组将切割磁力线, 并在转子绕组中产生相应的感应电动势和感应电流, 而此感应电流又将受到旋转磁场的作用而产生电磁力, 即转矩,使转子跟随旋转磁场旋转。当将三相异步电动机绕组的任意两相进行交换时, 所产生的旋转磁场的方向将发生改变。因此, 电动机的转向也将发生改变。

  1. 2 异步电动机的变频调速

  异步电动机定子磁场的转速被称为异步电动机的同步转速, 且异步电动机的转速总是小于其同步转速, 其同步转速由电动机的磁极个数和电源频率所决定, 即:Ns= 120 f / p .

  式中: Ns同步转速;f电源频率;p磁极个数。

  若以 N 表示异步电动机的转速, 并以同步转速 Ns 为基准, 将异步电动机的转差定义为:S= ( Ns- N)/ Ns ,( 1)则异步电动机的实际转速 N 可由下式给出:N= 120f ( 1- S )/ p ,(2)!!!!!!

  式中: N电动机转速;S转差。

  当电动机为空载时, 转差 S 基本上为 0, 而当电动机为满负载时, 则转差一般在 1% 10% 的范围内。由式( 2) 可知, 改变参数 f , S , p 中的任意一个就可以改变电动机的转速, 即对异步电动机进行调速控制。因此, 可以通过改变该电源的频率来实现对异步电动机的调速控制。从某种意义上说, 变频器就是一个可以任意改变频率的交流电源。

  2 变频器的构成和工作原理

  2. 1 变频器的基本结构2. 2 变频器内部电路的工作原理

  一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。

  它的主要作用是对工频的外部电源进行整流, 并给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。整流电路按其控制方式, 可以是直流电压源, 也可以是直流电流源。

  直流中间电路的作用是对整流电路的输出进行平滑, 以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。此外, 由于电动机制动的需要, 在直流中间电路中有时还包括制动电阻以及其它辅助电路。

  逆变电路是变频器最主要的部分之一。它的主要作用是在控制电路的控制下, 将平滑电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出, 它被用来实现对异步电动机的调速控制。

  变频器的控制电路包括主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路、外部接口电路以及保护电路等几个部分, 是变频器的核心部分。控制电路的优劣决定了变频器性能的优劣。控制电路的主要作用是将检测电路得到的各种信号送至运算电路, 使运算电路能够根据要求为变频器主电路提供必要的门极驱动信号, 为变频器以及异步电动机提供必要的保护。

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