浅析三相异步电动机的常用调速方法

郭佳军

佳木斯电机股份有限公司质量保障部

浅析三相异步电动机的常用调速方法

郭佳军

佳木斯电机股份有限公司质量保障部

三相异步电动机调速性能业内认可度普遍偏低，因此，改进三相异步电动机性能已经成为能源节约、技术改革的当务之急。同时，变频器调速的逐渐投入使用及其突出的节能效果，为三相异步电动机性能发展开辟了一个新空间。

节约用电；变频调速；转差损耗

前言：

本文以常用的三相异步电动机调速方法为主要内容进行分析研究，以便于更好的发挥电动机调速性能，将电机能量损耗降至最低，实现能源节约的根本目的，达到电机运转的理想状态。

1.三相异步电动机常用调速方法

变极对数、双馈调速、定子变频、定子调压及串级调速是三相异步电动机几种常见的调速方法。根据电动机的调速能耗可具体分为高效和低效调速两种方法，例如调速时没有转差损耗的变频调速、多速电动机以及回收转差损耗的调速方法，这就是高效调速；低效调速顾名思义就是有转差损耗方法，转子串电阻调速方法、电磁离合器调速方法、液力耦合器调速方法在调速过程中都产生了能量损耗。经常长期的工作实践验证，调速范围越大转差损耗也就越大，同理调速范围越小，能量损耗也越小。

由n=60f/p(1-s)f这一公式可知，若想要改变异步电动机转速，应从三方面入手：电动机转差率、电动机定子绕组磁极对数、供电源频率，与其相对应的调速方法有变频调速、变极调速和变转差率调速，下面我们就这三种调速方法进行具体介绍。

2.变极调速

根据n=60f/p这一转速公式我们可以了解到，只要p磁极对数同步转数就会产生相应的变化，以此来实现电动机调速。而异步电动机则需要定子和转子具有相同的磁极对数，机电能量转换才能够实现，这就意味着定子磁极对数改变的同时，必须要对转子磁极对数进行调整。想要满足绕线式电动机的这一要求就有一定的难度了，必须要改变绕组接法才能使转子绕组极数发生变化。通常在实际工作当中，除必要情况外我们很少采用这种方法。鼠笼式电动机调速多采用这一方法。

变极调速拥有良好的稳定性和较硬的机械特性，转差损耗几乎为零，调速效率高，操作方便、价格低廉，但该方法属于有机调速，各级极差大，因而难以实现平滑调速。

3.转差率调速改变

下面我们就如何通过改变转差率调速实现电动机调速进行具体阐述，转差率调速大致可分为定子电压调速、转子电阻调速和串级调速。定子电压的平方同异步电动机转矩成正比，定子电压变化就会对电动机转矩和机械特性产生影响。由于其转子电阻较小，转速越高电流越小，因而普通笼式电机不宜采用该方法，反倒更适合绕线式异步电动机，同时还能够环节电动机发热状况。绕线式电动机也可以采用转子电阻调速方法，电机转子电路中的串入调速电阻负载一定时，串接电阻越小电机转速越高，电阻越大转速越低。该方法应用设备简单、易于操作，早期成本低，但转差功率大量消耗于电阻，机械特性软，属于有级调速。串级调速主要用于绕线式电动机，它采用附加电势变动改变电机转差的方式，该方法有点在于设备占地小、机械特性较硬、无旋转部分、维护简便、噪音小，能够将大部分的调速转差损耗反馈到生产机械或是电网上，工作效率高，是目前为止绕线式电动机中发展前景较好的调速方法之一，但该方法不足之处在于转子回路装设了电抗器、功率因数低。

4.变频调速

通过异步电动机转速公式可知，转差率产生微小变化时，异步电机转速同电源频率基本上是正比关系，电源频率变化就能够实现对异步电动机转速的平滑调节，该方法较为经济适用，是电动机调速主流方向之一。同时可控硅静正变频装置的应用进一步提高了变频调速方法的实用性，为变频调速方法的推广和发展开拓了一个广阔的天地。

目前变频调速器多采用数字化技术，其设备逐渐微缩化、精确化、科学化程度更高。从设备应用方面，变频调速器不仅具有良好的节电性能，还具有良好的自我故障诊断能力、易于维护、保障功能较为健全；平滑无级调速精度较高；电动机起动转矩大电流小，对设备和电网冲击小，转矩具有较大的功能提升空间；功率因素高等。

5.电磁调速法

笼型电动机、直流励磁电源及电磁转差离合器是电磁调速电动机的主要组成部分。直流励磁电源运行功率小，多由全波或半波闸管整流器构成，通过改变闸管导通角就能够达到改变励磁电流的目的。而电磁转差离合器则分为磁极、励磁绕组和电枢。电枢同其他两部分不存在机械联系，均可自由转动。电动机主动部分是指电枢同电动机转子之间的轴连接，而从动部分是指磁极连接轴节同负载轴的对接。电枢和磁极同为静止时，励磁绕组通直流，气隙周围产生两级交替磁极，磁通经过电枢。当电枢同磁极产生相对运动时，电枢感应漩涡随之而生。在磁通和涡流之间相互作用下产生转矩，并随着有磁极转子同方向转动，转速恒小于电枢转速时，属于转差调速的一种。

电磁调速具有以下特点：装置简单、易于操作、设备运行安全可靠，调速平滑、易于维护，是无级调速中发展前景较好的一种调速方式，建议在短时速运转和平滑动运行，中小功率的生产机械中使用。

不论是变极调速、转差率调速还是变频调速、电磁调速异步电动机调速方法均拥有着同样的优点：设备结构简单、运行维护方便、成本低，应用广泛，几乎遍及各行各业的不同生产角落，它在我们的生产和生活中扮演了重要的角色。因此，三相异步电动机完全可以采用经济、合理、可靠性高的电机调速手段就可以正常运转。

结束语：

综上所述，三相异步电动机同普通异步电动机略有不同，它的运行性能同电机本体、调速系统设计均有着密切的关系。同时这也决定了三相异步电动机必须要在电机设计中兼顾电机本体及调速系统，此类做法无疑增加了三相异步电动机设备应用的灵活性和调速系统设计的复杂性。因此，在三相异步电动机的设计和应用当中必须要全面考虑设备的全面控制和变频器，综合考量电机性能和使用操作优化，努力提升三相异步电动机运行性能。

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