从调速性能、效率、成本、可靠性来看,电动机调速装置优于机械调速装置,因此目前调速系统普遍采用电动机调速装置。众所周知,三相异步电动机的调速方式主要有:变频调速、变极调速、串级调速、调压调速。除变极调速外,这些调速方式都是随着电力电子技术的发展而发展起来的调速技术,各有千秋,下面做一个扼要的分析和比较。
1.变频调速
变频调速就是改变电源频率,从而改变电动机的同步转速。为了使调速过程中电动机的容量充分利用,需要维持磁通恒定。当频率下降时必须使电压随着频率的下降而降低,这种电压与频率配合变化称为恒磁通变频调速中的协调控制。根据电压、频率协调控制方法不同,可获得恒转矩特性或恒功率特性的调速方式。变频调速的特点如下:
1)调速效率高,调速过程中电动机附加损耗小;
2)调速范围大,调速比可达20∶1,机械特性硬,精度高;
3)应用范围广,多用于笼型异步电动机;
4)技术复杂,造价高,维护检修困难。
变频调速适用于要求精度较高、调速性能较好的场合,如在多台电动机同步传动的轧钢辊道、纺丝机械以及风机和水泵上使用。
2.变极调速
这种调速方法是利用改变定于绕组的接线方式来改变笼型电动机定子磁极对数达到调速目的,变极调速的特点如下:
1)调速效率高,具有较硬的机械特性,稳定性良好;
2)控制设备简单、方便、成本低;
3)有级调速,级差较大,不能获得平滑调速。
变极调速适用于不需要无级调速的生产机械或场合,如金屑切削、搅拌机、升降机、起重设备、风机、水泵等。
3.串级调速
串级调速是在绕线式电动机转子回路中串入可调节附加电动势来改变电动机转差装置,达到调速目的。大部分转差功率被串入的附加电动势所吸收,再利用产生附加电动势的装置,把吸收的转差功率返回电网。串级调速的特点如下:(www.daowen.com)
1)可以将调速过程中的转差损耗回馈电网,调速效率较高;
2)装置容量与调速范围成正比,适用于调速范围在额定转速的70%~90%。
3)调速装置出现故障时可以切换至全速运行,避免停机;
串级调速适合在风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
4.调压调速
改变电动机定子电压时,可以得到一组不同的机械特性曲线,如图2-17所示,从而获得一定范围内的调速。由于电动机的转矩与电压平方成正比,因此最大转矩下降很多,其调速范围较小。实际上,调压调速装置是调压电源,目前常用的调压调速方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。调压调速特点如下:
1)调压调速线路简单、易实现自动控制、维护检修方便;
2)调压过程中转差功率较大,因此调压调速装置效率较低;
3)调压调速适用于绕线式电动机,或特殊设计YH系列高阻转子电动机,用于普通笼型电动机要慎重。
调压调速一般适用于100kW以下需要小范围调速的生产机械。
上面四种调速方式的性能、效率、成本、可靠性的比较见表5-1。从表中不难看出,综合性能指标最高的是变频调速。因此变频调速是三相异步电动机调速的主流。
表5-1 各种调速方式的性能、效率、成本、可靠性的比较
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