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不同工况条件下对电机的调速要求

2019-12-13 16:33:49     来源:电机技术日参        

【大比特导读】从输出特性上电机调速可分为两类:无级调速和有级调速。说到具体调速方法,可以说有很多种。Ms.参这里列出一些常见的、具有代表性的调速电机,剖析调速机理和应用特点,大概勾勒调速电机谱系图,与大伙交流分享。

前不久,一位经验丰富的资深业务员小D咨询Ms.参关于电机调速方面的问题,说到多年的老客户想介入环保项目,要他推荐几款节能幅度比较大的调速电机,但他说给老客户讲不清楚。电机调速虽说是个老掉牙的话题,专业人士一时半会也很难说明白,感觉有必要整理一下。

从输出特性上电机调速可分为两类:无级调速和有级调速。说到具体调速方法,可以说有很多种。Ms.参这里列出一些常见的、具有代表性的调速电机,剖析调速机理和应用特点,大概勾勒调速电机谱系图,与大伙交流分享。

电磁调速电机

由单速或多速鼠笼型异步电动机和电磁转差离合器组成,也常被称为滑差电机,是一种恒转矩交流无级变速电动机。

电磁调速或滑差电机具有调速范围广、速度调节平滑、起动转矩大、控制功率小的优良调速特性,控制器与测速发电机等速度测试及反馈元件组成自动调节系统,具有调速操控简便可靠、机械特性硬度高等一系列优点,因此在印刷机及订书机、无线装订、高频烘干联动机、链条锅炉炉排控制中都得到广泛应用。

电磁调速的核心是电磁转差离合器,极性相对固定、N极和S极交替分布的爪极在异步电机的拖动下旋转,实心电枢切割磁力线感应出涡流电流,在爪极磁场的作用下旋转,带动输出轴输出机械功率。调节爪极励磁电流大小,就可以调节涡流磁场与爪极磁场耦合度或者说速度差,从而来实现调速。如果实心电枢与爪极磁场的旋转速度同步,就不可能感应出涡流电流,实心电枢失去旋转的原动力—电磁力,故此又称之为电磁滑差调速电机。不难想象,该类电机为组合式结构,主要由拖动电动机、电磁转差离合器和测速发电机组成,测速发电机将转速信号反馈给控制器,与控制器设定的转速比较,发出调高或调低实心电枢转速的指令。

应用电磁滑差原理调速的典型电机为YCT系列电磁调速三相异步电动机,广泛应用于恒转矩负载的速度调节和张力控制的场合,更适合于鼓风机和泵类负载的场合。对于起动力矩高、惯性大的负载有缓冲起动的作用,同时有防止过载等保护作用。

优点:结构简单,控制装置容量小,价值便宜。运行可靠,维修容易。无谐波干扰。

缺点:速度损失大。因为电磁转差离合器本身转差较大,所以输出轴的最高转速仅为电机同步转运的80%~90%;调速过程中转差功率全部转化成热能形式的损耗,效率低、发热问题严重。

变频调速电机

变频调速电机,是变频器驱动的电动机的统称。变频调速电机简称变频电机,是变频器驱动的电动机的统称。实际上为变频器设计的电机为变频专用电机,电机可以在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩,以适应负载的需求变化。变频电动机由传统的鼠笼式电动机发展而来,把传统的电机风机改为独立出来的风机,并且提高了电机绕组的绝缘性能。在要求不高的场合如小功率和频率在额定工作频率工作情况下,可以用普通鼠笼电动机代替。

变频调速是通过改变异步电动机定子端输人电源的频率,且使之连续可调来改变它的同步转速。Ms.参公司那位资深业务员的老客户想介入环保项目,变频电机应是最佳选项,技术成熟、综合经济指标高。

优点:无附加转差损耗,效率高、调速范围宽;对于低负载运行时间较多,或起停运行较频繁的场合,可以达到节电和保护电机的目的。

缺点:技术较复杂,价格较高。

变极多速电机

在某些特殊拖动电路中,需要采用双速电动机;有时甚至需要采用三速或四速的电动机。这些多速电动机的原理以及控制方法基本是相同的。主要用于要求随负载的性质逐级调速的各种传动机械如机床、矿山、冶金、纺织、印染、化工等行业。同一台电机实现多速的要求,靠相同绕组的不同接法以及同一台电机多套绕组的方式解决。

变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式来改变电动机的磁极对数,从而可以有级地改变同步转速,实现电动机转速有级调速。这种调速电动机目前有定型系列产品可供选用,比如单绕组多速电动机.

优点:无附加滑差损耗,效率高;控制电路简单,易维修,价格低;与电磁转差离合器配合可得到效率较高的平滑调速。

缺点:有级调速,不能实现无级平滑的调速。且由于受到电机结构和制造工艺的限制,通常只能实现2~3种极对数的有级调速,调速范围相当有限。

工业上有许多场合是需要调速的,如行车、风机、传送带、机床等,采用换极调速具有实现成本低、功耗小、输出力矩刚性好的特点,在变频调速器已经普及的现在,双速电机仍有一定的应用空间。

直流电机调节电枢电压和调励磁调速

直流电机是调速性能最优秀的无级的调速电机,但由于换项器的存在极大限制了它的运行速度最高极值。

优点:调速性能非常优秀,调速手段多样化、运行效率高。

缺点:不能应用于高速运行,须配置碳刷和换向器。

永磁同步电机和永磁无刷电机

永磁同步电机和永磁无刷电机均是通过PWM变频调速装置实现无级调速,最高转速理论上没有任何限制,效率高、功率因素可控制在左右。航空航天、船舶、医疗、新能源汽车等行业广泛使用永磁电机,一方面因不需要电励磁,无励磁损耗和相应的发热因素;另一反面可以实现无级调速且调速范围几乎无任何限制。

优点:无级调速,理论上调速范围无任何限制。

缺点:磁钢价格昂贵且存在失磁问题。

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