浅论三相异步电动机的机械特性

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  【摘 要】三相异步电动机的性能可靠、安装维护起来都较方便,成本不高,因为全国各地的工业化企业都乐于应用其到工程的运行中,本文对三相异步电动机的特性进行阐述,主要分析电动机的启动、制定与调速等相关技术。
  【关键词】三相异步电动机;机械;制动;调速
  近年来电子技术的快速发展和调速技术的完善改进,使得三相异步电动机在性能上有非常大的提高。三相异步电动机的结构相对较简单,且运行性能可靠,成本低,方便维护等多种优点,所以,三相异步电动机深受电力系统企业的喜爱,并广泛投入到使用中。本文就三相异步电动机的各项性能进行相关阐述,使其能更好的适应当今社会电力的发展需求。
  一、三相异步电动机机械特性
  机械的特性是指电动机的转速与电动机的电磁转矩之间的关系。因为转速与转差率有一些关系,所以在表达机械特性时也经常用转差率进行表示。可以有三种不同的形式来对三相异步电动机进行表示其电磁转矩,这三种形式分别为物理表示法、参数表示法、实用表示法。利用物理表示法能够直接的反映电动机电磁转矩所表达的物理本质,这也充分的说明了电磁转矩与转子电流会反映电磁转矩的作用。参数表示法是对电磁转矩、电源参数、电动参数三者之间关系的表达。参数表示法是对电磁转矩、电源指数、电动参数三者关系的直接表达,此方式可以对参数的变化与电磁转矩对机械工程的影响进行分析。而这三种方式中实用表示法是最常用且便于人们记忆的。
  能够反映电动机的启动性能和能力的指标是最大转矩与启动的转矩,这两种指标数值越大,表示电动机的性能就越强,启动效果越佳。
  三相异步电动机所自有的机械特性呈现出非线性的曲线形式,通常情况下,是在最大转矩的数值作为分界点,在线性部分是表示稳定的,而非线性部分是不稳定的。而机械特性在人为的情况下可以以参数表示法进行研究得出,找出最大的转矩,从而利用临界转差及启动转矩及以上这三种参数制定变换规律。
  二、三相异步电动机的启动
  三相异步电动机分为小容量及大容量,而小容量的可以在启动的时候采用直接启动法,而大容量的电动机可以采用较先进的降压启动法。其中降压启动还分为电抗降压启动或者定子串接电阻启动、自耦变压器降压启动和Y-D降压启动。在启动的过程中电流会随着电压的减少而降低,启动的转矩会随着电压的平方系数而降低,通常是适用于较轻的启动中。在正常运行中可以使用Y-D的启动方式,这种启动方式可以将电流与转矩迅速的降低到原有的1/3。大容量启动时可以采用自耦变压器的启动方式,这种方式是将转矩直接降低到原有的1/k2。
  异步电动机的绕线转子方式可以利用转子的电阻串接方式及电阻的频敏性,将其的转矩变大,电流减小,从而适用于大容量电动机的启动中。
  软启动器是一种新型的控制装置,其最主要的优点是能够进行软启动、轻载节能、快速集于一身的一种新型装置,在國外统称为Soft Starter。它其中最主要的特点是具有串接电源将控制电动机的晶闸管进行电子电路的控制。利用软启动器将电源与电动机进行连接,运用不同的方式来控制晶闸管中的导通角,从而使电动机内的输入电压可以从零数值逐渐升高,观察电动机启动到结束,将全部电压给予到电动机上,这种方式即称之为软启动。这种方式的启动下,电动机在启动过程中其转矩在不断增加,转速也在不断的增加。实际上软启动器就是一个调压器,是在电动机的启动时,不改变频率而只改变电压的一种调节器。
  三、三相异步电动机的制动
  三相异步电动机包含三种不同的制动状态,分别为能耗制动、回馈制动和反接制动。这三种不同的制动方式的机械性能、能量指数、用途与特点都与直流型的电动机运转状态相类似。
  四、三相异步电动机的调速
  三相异步电动机有多种调速方法,其中主要以变极调速、变转差率调速及变频调速为主。而变转差率调速方式还包含串级调速、降压调速和绕线转子异步的电动机串接电阻调速方式。
  变极调速是指将绕阻接线的方式改变,从而将电动机的极数进行改变,以便保证三相异步电动机的转速能够变化。而同时变极调速是一种有级调速,有三种方式进行相应的调速:Y-YY、D-YY、顺串Y-反串Y。Y-YY的调速方式是恒转矩的方式,而其它两种是恒功率的方式进行调速。在调整变极速度时,应该对两相接线进行调定,从而保证了在调速后不会对电动机的转向造成偏移。
  变频调速是目前我国大力提倡的主要调整技术,它可以使高速达到无级高速的目的,同时能够与恒转矩与恒功率负载进行相应的协调。
  三相异步绕线转子的电动机调速方法相对于其它几种方法较简单,同时能够很容易的实现,但是在调速的过程中不平顺,而且有不同的级别,在低速情况下,稳定性非常差,特性不明显,同时对转子铜的消耗非常大,使电动机在运转上效率降低。而串级的高速方式改善了这种缺陷,但是这种方式的设备相对于前者要复杂一些。
  三相异步电动机的调速特点是用于风机类的场合,或者具有高转差率的机械上,同时在变速器上要保证能够具有反馈效果的控制系统。
  变频器是指将电压与固定不变的频率转变为可变的电压及频率。为了在电动机上实现将电压及频率能够相互转变,应首先将电压的交流电转变为直流电,这种机械过程被称为整流。将直接电转变为交流电的过程称之为逆变,而这种能将直流电转变为交流电的机械称之为逆变器。而逆变器的频率及电压均可以重新调整的称之为变频器。从变频器中所输出的波的形状是与正弦波类似的,最主要的目的是将三相异步电动机的速度进行调整,所以又可以称为高速器。
  总结
  通过上文对三相异步电动机进行特性的阐述,从而对其在启动、制定与调速方面有了深入的了解,对三相异步电动机在日常中的运用方式、制动方式及使用的情况下都进行了相应的解释说明,特别是对三相异步电动机的启动方式进行了详细的分析。
  参考文献
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