一、 概述
轉差功率的利用
眾所周知,作為異步電動機,必然有轉差功率,要提高調速系統(tǒng)的效率,除了盡量減小轉差功率外,還可以考慮如何去利用它. 但要利用轉差功率,就必須使異步電動機的轉子繞組有與外界實現(xiàn)電氣聯(lián)接的條件,顯然籠型電動機難以勝任,只有繞線轉子電動機才能做到.
繞線轉子異步電動機
繞線轉子異步電動機結構如圖所示,從廣義上講,定子功率和轉差功率可以分別向定子和轉子饋入,也可以從定子或轉子輸出,故稱作雙饋電機。
繞線轉子異步電動機轉子串電阻調速
根據(jù)電機理論,改變轉子電路的串接電阻,可以改變電機的轉速。轉子串電阻調速的原理如圖所示,調速過程中,轉差功率完全消耗在轉子電阻上。
雙饋調速的概念
所謂“雙饋”,就是指把繞線轉子異步電機的定子繞組與交流電網(wǎng)連接,轉子繞組與其他含電動勢的電路相連接,使它們可以進行電功率的相互傳遞。至于電功率是饋入定子繞組和/或轉子繞組,還是由定子繞組和/或轉子繞組饋出,則要視電機的工況而定。
雙饋調速的基本結構
如上圖所示,在雙饋調速工作時,除了電機定子側與交流電網(wǎng)直接連接外,轉子側也要與交流電網(wǎng)或外接電動勢相連,從電路拓撲結構上看,可認為是在轉子繞組回路中附加一個交流電動勢。
功率變換單元
由于轉子電動勢與電流的頻率隨轉速變化,即,因此必須通過功率變換單元(power converter unit—cu)對不同頻率的電功率進行電能變換。
對于雙饋系統(tǒng)來說,cu應該由雙向變頻器構成,以實現(xiàn)功率的雙向傳遞。
雙饋調速的功率傳輸
(1)轉差功率輸出狀態(tài)
異步電動機由電網(wǎng)供電并以電動狀態(tài)運行時,它從電網(wǎng)輸入(饋入)電功率,而在其軸上輸出機械功率給負載,以拖動負載運行;
(2)轉差功率輸入狀態(tài)
當電機以發(fā)電狀態(tài)運行時,它被拖著運轉,從軸上輸入機械功率,經(jīng)機電能量變換后以電功率的形式從定子側輸出(饋出)到電網(wǎng).
二、 異步電機轉子附加電動勢的作用
異步電機運行時其轉子相電動勢為
er = ser0
式中 s — 異步電動機的轉差率;
er0 — 繞線轉子異步電動機在轉子不動時的相電動勢,或稱轉子開路電動勢,也就是轉子額定相電壓值.
轉子相電流的表達式為:
式中 rr — 轉子繞組每相電阻;
xr0 — s = 1時的轉子繞組每相漏抗
轉子附加電動勢
繞線轉子異步電動機轉子附加電動勢的原理圖
附加電動勢與轉子電動勢有相同的頻率,可同相或反相串接。
有附加電動勢時的轉子相電流:
如圖7-1所示,繞線轉子異步電動機在外接附加電動勢時,轉子回路的相電流表達式
轉子附加電動勢的作用
1. er 與 eadd 同相
當 eadd ↑ ,
s1er0 + eadd ↑→ i r ↑→ te ↑→ n ↑→ s ↓
使得:
這里:
s1 > s2 轉速上升;
轉子附加電動勢的作用(續(xù))
當 eadd ↓ ,
s1er0 + eadd ↓→ i r ↓→ te ↓→ n ↓→ s ↑
使得:
這里:
s1 < s2 轉速下降;
轉子附加電動勢的作用(續(xù))
2. er 與 eadd反相
同理可知,若減少或串入反相的附加電動勢,則可使電動機的轉速降低。所以,在繞線轉子異步電動機的轉子側引入一個可控的附加電動勢,就可調節(jié)電動機的轉速。