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自動(dòng)門:變頻調(diào)速原理及方法
發(fā)布時(shí)間:2013/11/18
變頻調(diào)速原理及方法
   只要平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的定子供電頻率fi.就可以平滑調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)
的同步轉(zhuǎn)速以o,從而實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速。這便是變頻調(diào)速的最初設(shè)想。
    表面上看,只要改變定子電壓的頻率fi就可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速大小,但事實(shí)上只改變fi并
不實(shí)現(xiàn)正常的調(diào)速。
  根據(jù)電機(jī)理論可知,在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí),一個(gè)重要的因素是希望保持電機(jī)每極磁通量
垂m為額定值不變。磁通太弱則沒有充分利用電機(jī)的鐵芯,是一種浪費(fèi);若要增大磁通,
又會(huì)使鐵芯飽和從而導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流,嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)。對(duì)于直流電
動(dòng)機(jī),勵(lì)磁系統(tǒng)是獨(dú)立的,只要給電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適,保持甌不變是很容易做到的。
而在交流異步電動(dòng)機(jī)中,磁通是定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生的,怎樣才能保持磁通恒定是
研究變頻調(diào)速的關(guān)鍵問題。顯然只要控制好E.和fi比例為常值,
便可達(dá)到控制磁通垂n不變的目的。當(dāng)然,如何控制好E和f的比倒,則還要考慮基頻
(額定頻率)以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速兩種情況。
    1)基頻以下調(diào)速。由E,表達(dá)式可知,要保持甌不變,當(dāng)頻率f,以額定值廠IN向下
調(diào)節(jié)時(shí),必須同時(shí)降低E,,使即采用恒定的電動(dòng)勢(shì)頻率比的控制方式。或在U.≈E前提下,
通過調(diào)節(jié)U.來近似調(diào)節(jié)E,使這便是常用的變頻調(diào)速用恒壓頻比的控制方式。
    低頻時(shí),Ul和E.都較小,定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著,不能再忽略。這
時(shí),可以人為地把電壓Ul抬高一些,以便近似地補(bǔ)償定子壓降。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐?/span>
頻比控制特性于圖11. 53中b線,無補(bǔ)償?shù)目刂铺匦詣t為a線。
    2)基頻以上調(diào)速。在基頻以上調(diào)速時(shí),頻率可以以flN往上增高,且電壓Ul卻不能
增加得比額定電壓UlN還要大,最多只能保持Ul -U/N。由El表達(dá)式可知,此時(shí)增大f,
只能迫使磁通西m與頻率f,成反比地降低。當(dāng)然,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是提高了,有點(diǎn)相
當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的情況。如前所述,此時(shí)<Z>m降低,除了造成電動(dòng)機(jī)鐵芯浪費(fèi)
外,因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)短Toc甌(IZ不變條件下),故電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩的下降,且
調(diào)頻倍數(shù)越大,轉(zhuǎn)速越高,拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩將越低。這便有把基頻以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速兩種
情況合起來,異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性。如果電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都具有額定電流,
則電機(jī)都能在溫升允許條件下長(zhǎng)期運(yùn)行,這時(shí)轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。按照電力拖動(dòng)原理,
在基頻以下,即在fi≤flN區(qū)域,屬“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì);而在基頻以上,即fi≥IN區(qū)域,
則基本上屬于“恒功率調(diào)速”o按拖動(dòng)負(fù)荷分類,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)荷適合用“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”方式,
而恒功率負(fù)荷則適合用“恒功率調(diào)速”方式。自動(dòng)門拖動(dòng)系統(tǒng)中,完全用的是“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”
方式進(jìn)行變頻調(diào)速控制的。當(dāng)然,根據(jù)E-與Ul之間的近似關(guān)系,還會(huì)有不同恒壓頻比調(diào)速方式,
也就有不同的調(diào)速后機(jī)械特性。這其中最好的方式當(dāng)屬“恒Er/硼1比例控制一,即按轉(zhuǎn)子
磁鏈定向的矢量控制。相關(guān)理論及知識(shí)請(qǐng)參考有關(guān)交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)專著,本書在
此不多敘述。


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