变频调速三相异步电动机恒转矩及恒功率特性的控制(精)

2002年第3期(总第112期)2002年9月30日出版

(EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE) 防爆电机

变频调速三相异步电动机恒转矩及恒功率特性的控制

孙振宇

佳木斯电机股份有限公司,黑龙江佳木斯(154002)

摘要阐述变频调速三相异步电动机在低频(f<50Hz)时的恒转矩特性及高频(f>50Hz)时的恒功率特性的控制。

关键词变频调速恒转矩特性恒功率特性控制ControlCharacteristicsofConstantTorqueandConstantOutputinVariable FrequencyAdju stable SpeedThree PhaseInductionMotors

SunZhenyu

Abstract Thispapergivesadescriptionofcontrollingtheconstanttorquecharacteristicsatlo wfrequency(lessthan50Hz)andtheconstantoutputcharacteristicsathighfrequency(over50H z)invariable frequencyadjustable speedthree phaseinductionmotors.

Keywords Variable frequencyadjustable speed,Constanttorquecharacteristic,Con st antoutputcharacteristic,Control.

E1=444f1N1mKw1

在忽略定子阻抗压降的情况下,有

U1E1=444f1N1mKw1f1m

(1)

1引言

随着我国工业自动化程度的提高,对电动机的调速性能的要求大大提高,而变频调速电机具有效率高、调速范围广、精度高、调速平滑等优点,是异步电动机较理想的调速方法。本文对交流三相异步电动机变频调速中的恒转矩及恒功率特性的控制进行了简明的阐述。

假设Te max和Te分别代表电源频率为额定频率f1e电动机的最大转矩和额定转矩,而Tf max和Tf e分别代表在某一小于额定频率f1e下电动机的最大转矩和额定转矩,若要保证电动机过载能力不变,则有:

Tf maxTe max

==m

Tf eTe

而Tmax=

3PU1

22f1R1+

2

2恒转矩特性的控制

众所周知,电动机的转速为

n=

60f1

nP(1-s)=n0-

(2)

定子电路电压平衡方程式为

U1=-E1+I1Z1

收稿日期:2002-07-16

R1+(X10+X20)

孙振宇男1967年生,毕业于哈尔滨理工大学电机专业,现从事低压电机设计工作

年第3期(总第112期)

防爆电机 (EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE) 2002

2002年9月30日出版

由于X10+X20=2f(L10+L20,考虑f1较高时(接近额定时),(X10+X20)R1 则有:

Tmax=C(

U12

)f1

(3)

3恒功率特性的控制

电动机输出功率:

Tf enP=975=K

则有:Tf ef1=Tef1e

Tf ef1e

=Tef1

由式4可得即:

U1

=U1eU11

=

f1f1eU1e1e

=K

(7)(6)

额定频率和某一频率下的最大转矩为U12U1e2

Tf max=C()和Te max=C()

f1f1e由式2可得:

U12

22(Tf eTf maxf1)U1f1e

===TeU1e2U1e1Te max

()f1e

U1f1U1e=f1e

当恒转矩负载时,有

U1U1e

f1=f1e=K

由式1可知

U1

=444Kw1N1m=C mf1

(5)

f eTe

由此可知,如果能保证U1f1=K,K为常数,则可保持在调整过程中电动机的功率恒定。

值得注意的是:电动机在额定频率以下调速时,受磁路饱和的限制,实现恒功率调速是不可行的;另一方面电动机在高于额定频率以上调速时,要实现理想的恒功率调速也是困难的。因为要满足式(7)规定的条件,定子电压必将与1成正比升高,电动机的绝缘寿命、铁损、温升都将是恒功率调速的障碍。故变频调速系统大都作为恒转矩调速系统来使用。

总之,在异步电机调速过程中,为了得到宽的调速范围,可将恒转矩调速和恒功率调速结合应用。在高于额定频率以上调速时,保持电压不变,随转速的升高,磁通减少,转矩减少

,从而得到近似恒功率调速,机械特性见图2。

或(4)

这即是恒转矩调速控制的原理。即只要保证U1

比值恒定,调整时电动机的过载能力就不变,f1

但在较低的频率调速时,定子感抗变小,定子电阻引起的压降将不容忽略,故应提供补偿定子绕组电阻产生的压降

,U f曲线如图1。

图2异步电动机恒转矩恒功率结合的变频调速时的机

图1恒转矩输出时U f特性曲线

械特性