理论教育 城市轨道交通系统概论:交流电机调速方法与变频调速技术

城市轨道交通系统概论:交流电机调速方法与变频调速技术

时间:2023-10-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:三相交流异步电机调速方法可分为改变极对数、调节供电频率和调节转差三大类。改变磁极对数如从三相变为四相、六相,转速会减小,但这是有级调速;改变转差率如定子调压调速、电磁调速等都是耗能型调速方法,只有变频调速是最为理想的调速方法。变频调速是把交、直流电变换为可调电压、可调频率的交流电,向交流电动机供电。直流可以被认为是频率为零的交流电,由直流电变为定频定压或调频调压交流电的变频器称为逆变器。

城市轨道交通系统概论:交流电机调速方法与变频调速技术

三相交流异步电机调速方法可分为改变极对数、调节供电频率和调节转差三大类。改变磁极对数如从三相变为四相、六相,转速会减小,但这是有级调速;改变转差率如定子调压调速、电磁调速等都是耗能型调速方法,只有变频调速是最为理想的调速方法。

变频调速是把交、直流电变换为可调电压、可调频率的交流电,向交流电动机供电。按供电电源不同交流传动又可分为直交传动、交交传动和交直交传动。直流可以被认为是频率为零的交流电,由直流电变为定频定压或调频调压交流电的变频器称为逆变器城市轨道交通中使用的交流传动形式多为直交传动,交直交传动一般使用在干线铁路中。

从本章第一节中我们知道,城市轨道车辆运行中一般由三个典型区域构成:即牵引加速区、惰行区和制动减速区。对于牵引应用领域,一般都要求列车在起动过程有均匀的加速力和加速度,以实现平稳起动,也就是说,电机需要按恒转矩起动,在列车速度大于起动最大速度时,为充分利用传动设备的能力,电机需运行于恒功率特性区和自然特性区域。

逆变器向异步电动机提供变频功率时,为了使电动机的铁磁材料得到充分利用,电动机应维持在适当的磁场状态(一般接近于饱和状态)。这就是说,应当尽可能地使气隙磁通维持为常值,在这种情况下,电动机的矩速特性如图8-27所示,即电机最大转矩在频率变化过程中保持基本不变,这种特性对于牵引转矩不变而速度变化的负载是很适宜的,通过控制使电机工作在恒转矩区域,即牵引加速区。

倘若定子的供电频率变化而电压保持不变,即在恒电压下进行变频调速,则气隙磁通和最大转矩随着频率的上升而下降,如图8-28所示。显然,这种特性适合于车辆牵引的要求,它在起动和低速时有较大的转矩,而在高速时转矩较小,亦可实现恒功率控制。(www.daowen.com)

图8-27 一定的气隙磁通,不同的频率时异步电动机的矩速特性

图8-28 一定的电压,不同的电源频率时异步电动机的矩速特性

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