電動機(jī)有兩大類,一類是直流電動機(jī):另一類是交流電動機(jī)。交流電動機(jī)中用得最多的是異步電動機(jī)(感應(yīng)電動機(jī)),轉(zhuǎn)別是鼠籠式異步電動機(jī)。
兩類電動機(jī)有不同的調(diào)速方法:
一、直流電動機(jī)調(diào)速:
1、直流電動機(jī)是指將直流電送到直流電動機(jī),把直流電動機(jī)的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。這里首先要介紹如何將市電的交流電轉(zhuǎn)換成需要的直流電。六十年代以前采用的是發(fā)電機(jī)--電動機(jī)系統(tǒng)(F-D),這種方法只有在電動機(jī)由專用的發(fā)電機(jī)供電時才有可能。
2、另一種是可控硅--電動機(jī)系統(tǒng)(SCR-D)。
兩種系統(tǒng)的原理示意圖如下:
直流電動機(jī)的調(diào)速還比較方便,可以通過調(diào)節(jié)電樞供電電壓,電樞中串聯(lián)電阻,激磁回路串聯(lián)電阻來實(shí)現(xiàn)。
可見直流電動機(jī)調(diào)速有三種方法,而且調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方法容易實(shí)現(xiàn)平滑、無級、寬范圍、低損耗的要求。盡管直流電動機(jī)調(diào)速就其性能而言,可以相當(dāng)滿意,但因其結(jié)構(gòu)夏雜,慣量大,維護(hù)麻煩,不適宜在惡劣環(huán)境中運(yùn)行,不易實(shí)現(xiàn)大容量化、高壓化、高速化,而且價格昂貴。
二、交流電動機(jī)調(diào)速:
交流電動機(jī)剛好相反。電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、慣量小、維護(hù)方便,可在惡劣環(huán)境中運(yùn)行,容易實(shí)現(xiàn)大容量化,高壓化、高速化,而且價格低廉。
1、從節(jié)能的角度看,交流電動機(jī)的調(diào)速裝置可以分為高效調(diào)速裝置和低效調(diào)速裝置兩大類。高效調(diào)速裝置的特點(diǎn)是:調(diào)速時基本保持額定轉(zhuǎn)差,不增加轉(zhuǎn)差損耗,或可以將轉(zhuǎn)差動率回饋至電網(wǎng)。
2、低效調(diào)速裝置的特點(diǎn)是:調(diào)速時改變轉(zhuǎn)差,增加轉(zhuǎn)差損耗。
(一)具體的交流調(diào)速裝置有:
高效調(diào)速方法包括:改變極對數(shù)調(diào)速——鼠籠式電機(jī)變頻調(diào)速——鼠籠式電機(jī)串級調(diào)速——繞線式電機(jī)換向器電機(jī)調(diào)速——同步電機(jī)
低效調(diào)速方法包括:定子調(diào)壓調(diào)速——鼠籠式電機(jī)電磁滑差離合器調(diào)速——鼠籠式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速——繞線式電機(jī)
(二)調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的方法及各種調(diào)速裝置的特點(diǎn):
(1)改變極對數(shù)調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①無附加轉(zhuǎn)差損耗,效率高; ②控制電路簡單,易維修,價格低; ③與定子調(diào)壓或電磁轉(zhuǎn)差離合器配合可得到效率較高的平滑調(diào)速。
缺點(diǎn):
有級調(diào)速,不能實(shí)現(xiàn)無級平滑的調(diào)速。且由于受到電機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝的限制,通常只能實(shí)現(xiàn)2~3種極對數(shù)的有級調(diào)速,調(diào)速范圍相當(dāng)有限。
(2)變頻調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①無附加轉(zhuǎn)差損耗,效率高,調(diào)速范圍寬; ②對于低負(fù)載運(yùn)行時間較長,或起、停較頻繁的場合,可以達(dá)到節(jié)電和保護(hù)電機(jī)的目的。
缺點(diǎn):技術(shù)較復(fù)雜,價格較高。
(3)換向器電機(jī)調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①具有交流同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單和直流電動機(jī)良好的調(diào)速性能; ②低速時用電源電壓、高速時用電機(jī)反電勢自然換流,運(yùn)行可靠; ③無附加轉(zhuǎn)差損耗,效率高,適用于高速大容量同步電動機(jī)的啟動和調(diào)速。
缺點(diǎn):過載能力較低,原有電機(jī)的容量不能充分發(fā)揮。
(4)串級調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①可以將調(diào)速過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差能量加以回饋利用。效率高; ②裝置容量與調(diào)速范圍成正比,適用于70%~95%的調(diào)速。
缺點(diǎn):功率因素較低,有諧波干擾,正常運(yùn)行時無制動轉(zhuǎn)矩,適用于單象限運(yùn)行的負(fù)載。
(5)定子調(diào)壓調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①線路簡單,裝置體積小,價格便宜; ②使用、維修方便。
缺點(diǎn):
①調(diào)速過程中增加轉(zhuǎn)差損耗,此損耗使轉(zhuǎn)子發(fā)熱,效率較低; ②調(diào)速范圍比較小; ③要求采用高轉(zhuǎn)差電機(jī),比如特殊設(shè)計(jì)的力矩電機(jī),所以特性較軟,一段適用于55kW以下的異步電動機(jī)。
(6)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①結(jié)構(gòu)簡單,控制裝置容量小,價值便宜。 ②運(yùn)行可靠,維修容易。 ③無諧波干擾。
缺點(diǎn):
①速度損失大,因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)差離合器本身轉(zhuǎn)差較大,所以輸出軸的最高轉(zhuǎn)速僅為電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的80%~90%; ②調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差功率全部轉(zhuǎn)化成熱能形式的損耗,效率低。
(7)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速:
優(yōu)點(diǎn):
①技術(shù)要求較低,易于掌握; ②設(shè)備費(fèi)用低; ③無電磁諧波干擾。
缺點(diǎn):
①串鑄鐵電阻只能進(jìn)行有級調(diào)速。若用液體電阻進(jìn)行無級調(diào)速,則維護(hù)、保養(yǎng)要求較高; ②調(diào)速過程中附加的轉(zhuǎn)差功率全部轉(zhuǎn)化為所串電阻發(fā)熱形式的損耗,效率低。 ③調(diào)速范圍不大。
綜上所述,交流電動機(jī)最理想的調(diào)速方法應(yīng)該是改變電動機(jī)供電電源的頻率,這就是變頻調(diào)速。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻調(diào)速的性能指標(biāo)完全可以達(dá)到甚至超過直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。