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江玖小課堂:變頻電機(jī)及其應(yīng)用


變頻電機(jī)

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變頻技術(shù)實際是利用電機(jī)控制學(xué)原理,通過所謂的變頻器,對電機(jī)進(jìn)行控制。用于此類控制的電機(jī)叫做變頻電機(jī)。

常見的變頻電機(jī)包括:三相異步電機(jī)、直流無刷電機(jī)、交流無刷電機(jī)及開關(guān)磁阻電機(jī)等。

變頻電機(jī)的控制原理

通常變頻電機(jī)的控制策略為:基速下恒轉(zhuǎn)矩控制、基速以上恒功率控制、超高速范圍弱磁控制。

基速:由于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生反電動勢,而反電動勢的大小通常與轉(zhuǎn)速成正比。因此當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到一定速度時,由于反電動勢大小與外加電壓大小相同,此時的速度稱為基速。

恒轉(zhuǎn)矩控制:電機(jī)在基速下,進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩控制。此時電機(jī)的反電動勢E與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。又電機(jī)的輸出功率與電機(jī)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速乘積成正比,因此此時電機(jī)功率與轉(zhuǎn)速成正比。

恒功率控制:當(dāng)電機(jī)超過基速后,通過調(diào)節(jié)電機(jī)勵磁電流來使電機(jī)的反電動勢基本保持恒定,以此提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速。此時,電機(jī)的輸出功率基本保持恒定,但電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比例下降。

弱磁控制:當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過一定數(shù)值后,勵磁電流已經(jīng)相當(dāng)小,基本不能再調(diào)節(jié),此時進(jìn)入弱磁控制階段。

電動機(jī)的調(diào)速與控制,是工農(nóng)業(yè)各類機(jī)械及辦公、民生電器設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的驚人發(fā)展,采用“專用變頻感應(yīng)電動機(jī)+變頻器”的交流調(diào)速方式,正在以其卓越的性能和經(jīng)濟(jì)性,在調(diào)速領(lǐng)域,引導(dǎo)了一場取代傳統(tǒng)調(diào)速方式的更新?lián)Q代的變革。它給各行各業(yè)帶來的福音在于:使機(jī)械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品合格率及產(chǎn)品質(zhì)量、電源系統(tǒng)容量相應(yīng)提高、設(shè)備小型化、增加舒適性,目前正以很快的速度取代傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速和直流調(diào)速方案。

由于變頻電源的特殊性,以及系統(tǒng)對高速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速動態(tài)響應(yīng)等需求,對作為動力主體的電動機(jī),提出了苛刻的要求,給電動機(jī)帶來了在電磁、結(jié)構(gòu)、絕緣各方面新的課題。

變頻電機(jī)的應(yīng)用

變頻調(diào)速目前已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案,可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無級變速傳動。

特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用,變頻電機(jī)的使用也日益廣泛起來,可以這樣說由于變頻電機(jī)在變頻控制方面較普通電機(jī)的優(yōu)越性,凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機(jī)的身影。

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