异步电动机调压调速的机械特性

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：一般异步电动机调压调速时的机械特性如图3.4所示。图3.4 一般异步电动机调压调速时的机械特性3）若恒转矩负载为TL，当电压从UN下降为U1、U2时，则负载线TL与电动机机械特性的交点分别是A、B、C、D，其中D点是不稳定工作点，因此电动机的调速范围为n0～n0，调速范围较小。综上分析，异步电动机调压调速的调速范围较小，较适合于风机和水泵类负载的调速。图3.5 力矩电机调压调速机械特性

由异步电动机的转矩方程[见式（3.15）]，电磁转矩T_e与电压U_s的二次方成正比，改变异步电动机电源电压U_s时，其转矩T_e也改变，转速将随之变化。一般异步电动机调压调速时的机械特性如图3.4所示。图中画出了额定电压U_N和U₁、U₂（U_N>U₁>U₂）的三条特性曲线。从三条特性曲线可以看到，调压调速时电动机机械特性的特点如下：

1）调压时电动机的空载转速不变，因为理想空载转速即是电动机的同步转速，n0仅与电源频率和极对数有关，频率和极对数不变，n₀不变。

2）由式（3.16）可知，在电压减小时电动机的最大转矩T_em减小，但是因为电动机产生最大转矩时的转差率s_m与电压无关，所以s_m不变。

图3.4 一般异步电动机调压调速时的机械特性

3）若恒转矩负载为T_L，当电压从U_N下降为U₁、U₂时，则负载线T_L与电动机机械特性的交点分别是A、B、C、D，其中D点是不稳定工作点，因此电动机的调速范围为n₀～（1-s_m）n₀，调速范围较小。如果是风机和水泵类负载，风机和水泵负载转矩随转速上升而增加，则其负载线与电动机转矩特性交点为E、F、G，其中G点是稳定的工作点，因为在G点，若有转速下降，水泵负载转矩T_L的减小大于电动机转矩T_e的减小量，使T_e>T_L，则电动机转速将上升，恢复到G点；若有转速增加，引起电动机转矩T_e的增加小于负载转矩T_L的增加，T_e<T_L，则电动机转速将下降，恢复到G点，因此对于风机和水泵，G点也是稳定的工作点。比较恒转矩负载情况，风机和水泵类负载采用调压调速更合适，可有较大的调速范围。

从式（3.17）可见，异步电动机产生最大转矩时的转差率s_m与转子电阻R_r′有关，提高转子电阻可以使临界转差率s_m增加，扩大电动机的调速范围。转子导条采用铜合金或深槽方式可以提高转子电阻，使电动机在s_m=1时有最大的转矩，这种电动机称为力矩电机，其机械特性如图3.5所示。力矩电机的机械特性很软，但在恒转矩负载调压调速时可以有较大的调速范围。

综上分析，异步电动机调压调速的调速范围较小，较适合于风机和水泵类负载的调速。采用力矩电机，可以扩大调速范围，但是机械特性很软，在一定电压时转速随负载的变化较大，尤其在低速时由于转差率s大，转差功率的损耗也很大，属于转差功率消耗型调速方法，不节能，这限制了调压调速的使用。为了减小调压调速时异步电动机的转速降，使负载变化时转速的变化较小，可以采用转速闭环的控制方法。

图3.5 力矩电机调压调速机械特性

异步电动机调压调速的机械特性

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