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变频调速装置培训教程,-2-,1、异步电机基础知识 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速与电流的变化是同步的。旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。,一、异步电动机原理,-3-,定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速n1必然小于n。为此我们称三相电动机为异步电动机。 异步电动机的同步转速由电动机的磁极对数（极对数）和电源频率所决定。 电机的同步转速： ns = 60f / p 且转差率 ： s = ns - n / ns 因此，电动机的转子转速： n = ns ( 1 s ) = 60f / p ( 1 s ) 其中： n 电动机转速，r/min； ns同步转速，r/min； f 电源频率，Hz； p 电动机磁极对数； s 转差率。,一、异步电动机原理,2、上式表明，异步电动机的调节转速的基本途径有： 1.改变磁极对数P 改变磁极对数实际上就是改变定子旋转磁场的转速。所以磁极对数的改变是通过改变定子绕组的接法来实现的，如图a、图b所示。 这种调速方法的缺点是显而易见的： （1）一套绕组最多只能变换两种磁极对数，一台电动机只能放两套绕组。所以最多也只有四档转速。 （2）不管在那种接法下运行，都不可能得到最佳的运行效果，就是说，其工作效率将下降。 （3）在机械特性方面，不同磁极对数下机械特性的“临界转矩”是不一样的，故带负载的能力也不一致，如图c所示。 （4）调速时须改变绕组接法，故控制电路比较复杂。 显然这不是一种好的调速方法。,图a,图b,图c,一、异步电动机原理,-5-,2.改变转差率s 改变转差率是通过在转子电路中串联电阻来实现的。所以，这种方法只适用于绕线转子异步电动机，如图d。 这种调速方法虽然在一部分机械中得到了较为普遍的应用，但其缺点也是十分明显的: (1)因为调速电阻是在外部的，为了使转子电路和调速电阻之间建立电的联系，绕线转子异步电动机在结构上加入了电刷和集电环等薄弱环节，提高了故障率。 (2)调速电阻内将白白的消耗掉许多电能。 (3)转速的档次也不可能很多。 (4)调速后的机械特性较“软”，不够理想。如图e,图d,图e,注：由于电阻箱发热，容易变形，故此种方法尤其不适用于煤矿井下等防爆要求等级高的场所！,一、异步电动机原理,-6-,3.改变频率f 调节了电动机的频率，便调节了同步转速，也就调节了异步电动机轴上的转速，并且只有变频，异步电动机才能实现无级调速，才有可能和直流电机一比高低。 变频调速具有以下特点： （1）调速范围广，精度高。通用变频器的最低工作频率为0.5HZ，档次较高的变频器的最低工作频率可达0.1HZ，电动机转速可在0.1至50HZ之间调节。 （2）调速平滑性好，效率高。 （3）起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 （4）在工作特性方面，不管是静态特性还是动态特性，都能做到和直流调速系统不相上下的程度，如图f。 （5）经济性方面，变频调速装置的价格虽明显地高于直流调速装置，但在故障率方面，由于直流电机本身的弱点，变频调速系统具有较大的优势。这也是为什么变频调速技术发展得十分迅速的根本原因。,由于变频器具有以上优点，所以它广泛用于钢铁、化工、水泥等行业，近年来矿山对变频器的需求也能与日俱增，它主要应用于输送带、提升机、刮板机、采煤机及乳化液泵等系统，这也是我们今天要学习变频器的主要原因。,一、异步电动机原理,把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。其主要优点是没有中间环节，故变换频率高，但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的1/2以下（0-f/2），故它主要用于容量较大的低速拖动系统中。,1、变频器的分类 1.1按变换环节分,交直交变频,先把频率固定的交流