浅析三相异步电动机的串级调速

（大庆油田电力集团油田热电厂，黑龙江 大庆 163314）

浅析三相异步电动机的串级调速

梁永成

（大庆油田电力集团油田热电厂，黑龙江 大庆 163314）

串级调速即将可调节电势附加至绕线式电动机的转子回路中，通过附加电势的串入，对电动机转差进行改变，用以调整电动机速度。附加电势会将其所在电路中大部分的转差功率吸收掉，再将电势吸收的反差功率通过附加装置转换能量再次利用，或返还回电网。

串级调速：转差率；电动机

1 原理概述

电阻调速在绕线式电动机的转子回路中调速效率极低，将调速电阻串联入转子回路中，回路中会产生一定的转差功率损耗，转差功率会随着转速的降低而不断的增加，换言之，转差功率的损耗量便会越高，但是由于调速电阻的串入便会造成转差功率的消耗，因此系统效率便无法提升。

2 调速方法

三相异步式电动机的转速可以通过“60f/p（1-s）”公式进行计算求得，式中f代表供电频率，P代表极对数，s则为转差率。通过改变f、p、s值中的任何一个，均能够对转速予以改变。串级调速是在传统的串电阻调速基础上发展而来的，其原理继承了一部分原有调速结构的原理，但在转差功率的利用上远远优于串电阻调速的方式。使得转差功率被最大程度的加以利用，提高了电机的整体效率。并且将控制量引入电动转子侧，即并将一个同转子的相数相附加且回路频率相同的电势串入绕线式电动机转子的回路中，通过附加电势实现电机的调速。

而转差功率的大部分则被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加电势的装置设法把所吸收的这部分转差功率回馈入电网，就能使电动机在低速运转时具有较高的效率。

以下通过分析对附加电势的改变是如何对电动机的转速进行调节的，串级调速系统对电动机的调速原理是什么。异步电动机在云状过程中具有自然机械性，此时附加电势为零，电动机运转速度稳定且接近额定转速值，若是电动机对恒转矩进行拖动而负载，那么转子每项的电流为

由于定子电压相对较为恒定，因此气隙磁通始终不会改变，电动机中电磁转矩当电势串入到电动机的转子回路中，且转子的感应电势同相位之间的差角不小于90°，那么电动机主要向下进行调速。由于串入了，转子回路合成电势将会发生改变，由转变为转子电流会因此而发生变化，从而造成呢个电磁转矩的变化，相位差角为180°时，则转子电流

此时，电动机的电磁转矩亦相应增大，电动机转矩大于负载转矩，迫使电动机加速，s值减小，可以看出，随着s值减小，亦减小。当所串入的足够大时，电机必然要加速超过同步速，使s＜0，，式（5）中的分子项变为亦减小，当电动机转矩复原到与负载阻转矩相平衡时，加速过程结束，电动机处在高于同步速的某值下稳定运行。所串入同相位的附加电势幅值越大，电动机稳定转速就越高。

3 如何获得附加电势

转子的感应电势频率变化会随着电机转速的改变而发生改变，那么串入电动机电路的附加电势大小必须可调且频率跟踪对于成本以及控制难度以及设计都有所增加。在设计的应用中主要需要将交流电势同直流电势进行比较，在此之前需要将交流电势转变为直流电势，而对于速度的调整只需对直流电势幅值大小进行调整，便能够有效进行调速。而应用逆变电压器则是为保证得到同调速范围相互匹配的电势。

4 传统调速系统效率分析

在串级调速系统中，当电动机的转速降低时，如果负载转矩不变，基本不变，上式分子和分母中的随着s得增大而减小，因此系统效率不会过多的受到转差率的影响，因此系统效率能够保持在较高的状态。

5 传统串级调速系统功率因数的分析

虽然传统串级调速的方式效率较高，但是串入电阻会导致系统的公因数现将，因而随着电动机转速的下降就会造成功率因数随之降低，功率因数其实质为系统吸收有功功率同视在功率的比值，其公式表示为

所以异步电机功率因数才会随着转速的变化而发生改变。

结语

文章在对串级调速原理进行分析的基础上，对其系统等效电路进行了推导，通过对逆变导通角β的改变从而对理想空载转速予以改变，以此调整电机转速。该种调速方式可以将系统中的转差功率予以回收利用，电机转速越低其回馈的功率便会越大，因而从转换效率来说，串级调速系统比传统的调速系统更加节能高效。

[1]佟纯厚．交流电动机晶闸管调速系统[M]．北京∶机械工业出版社，1998．

[2]朱震莲．现代交流调速系统[M]．西安：西北工业大学出版社，1994．

TM34 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

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