浅谈三相异步电动机特性及变频调速

康强

摘 要： 此次针对三相异步电动机，借助电工理论，探索了电动机等值电路，把转子回路折算至定子侧，构成统一回路，在等值电路基础上分析了多种方程式，这些方程式对电动机能源传输过程有了进一步的体现。多种电动机控制方式不同，对于鼠笼型三相异步电动机，文章分析了变频驱动系统，探讨了变频器运用过程中应注意问题和变频调速的良好特性。

关键词： 三相异步电动机；特性；变频调速

依据电源性质可将电动机划分成直流与交流电动机。前者依据供磁方法分成励磁与水磁电动机，励磁电动机具备三种励磁法，而水磁电动机通常为功率较小的一种电动机。后者可划分成异步与同步电动机，异步电动机依据转子结构可以划分成鼠笼型与绕线型电动机，异步电动机定子通常是以三个在空间相互镉120°电角度及对称排列的结构一样的绕组连接的，绕组的每一个线圈根据某种规律分别嵌入定子的各个槽中。同步电动机分成三种，包括励磁与永磁、无换向器与磁阻同步电动机。交流异步电动机是平时经常谈论到的感应电动机，可以划分成鼠笼与绕线型感应电动机，依据定子电源相数还可划分成单相与三相感应电动机。

一、三相交流异步电动机方程式的分析

对于三相交流异步电动机方程式展开分析，第一步需要分析电动机等值电路。电动机经过电磁感应法把电能转变成机械能，通过输出转子拉动负载运行。

U1、E1与E ' 2、I 1与I ' 2、R1与R ' 2、X1与X ' 2、I m与 R m、 X m与 S 分别是定子绕组相电压与相电动势、转子折算至定子侧的相电动势与定子绕组相电流、转子折算至定子侧的相电流与定子绕组相电阻等。三相感应电动机等值电路将工作电路基本原理进行简化以后，把电磁转换抽象过程展开了优化，构成了整体且直观性的电工电路。借助电工理论分析等值电路，电源输入三相总功率是P1=3U1I1cosφ1①，cosφ1代表的是电源功率因数，定子三相铜耗就是：Pcu1=3I12R1②，而消耗在电动机铁芯内的三相铁耗就是：PFe=3Im2R m③。

由于有功功率仅仅耗损于电阻中国，电路仅有定子回路、励磁与转子回路这几个电阻，电源输入有功功率去掉定子铜耗与铁芯内铁耗就可以指导折算以后的转子回路电阻中的总功率，也就是电磁功率为：

④。其中表示转子回路功率因数，而转子折算至定子侧转子三相铜耗为： ⑤；而电磁功率-定子侧转子三相铜耗=总机械功率为： ⑥；进而通过以上公式就

可以经过变形变换成： ⑦。

转子机械角速度就是： ⑧；而等效转子电角速度在这个地方就可以界定成：V=2πf（1-S）⑨。P表示电动机对数，而f为电源频率。电动机轴输出功率就是：P2=PMec-Pmec-Pad⑩；综上整合以后得到：P2=P1-Pcu1-PFe-Pcu2-P mec-Pad ；经过以上公式可了解到电动机输出功率和别的多种损耗关系。电

磁转矩就是： 。依据等值电路可以了解到定子绕组电流相量是：I1=Im+（-I'2） ；电动机转子电流为：f 2=S.f。

经过分析，电动机多数计算具来源于以上方程式，其为深入分析和电动机控制选型打下了扎实的基础，如使用该方程式对电动机特性曲线展开分析。

二、探索三相交流异步电动机特性

通常来说，三相交流异步电动机特性实际上就是说多种参数和输出功率之间的关系，尤其关键的就是电源侧功率因数与转差率、效率以及电磁转矩等。

而转子转速及转差率表达式为：S=■，当电动机开启以后，空载过程中，转子未能输出，这个时候可以认为转子不具备电流，也就是PCu2是0，转差率也是0，转子速度与同步转速相等。倘若存在负载，且负载增大，输出功率增大，转子电流增大，这个时候转差率也会随之而增大，就会造成转子速度和空载比较，转速下降。

定子电流做了分析，其表达式就是相量的表达式，空载过程中，转子电流是0，伴随着负载增大，转子电流增大就会造成定子电流增大。

倘若负载增大，转子电流有功分量增大，定子电流有功分量就会伴随其而增大，如此就会导致定子功率因数增大。倘若近似额定负载，定子侧功率因数变成最大的，假使负载持续增大，转子电流里面的无功分量就会增大，反而会造成定子侧功率因数下降。

电磁转矩是空载转矩以及输出转矩之和，伴随着负载增大，输出转矩增大，空载转矩基本不改变，则电磁转矩伴随着负载增大而增大。

在空载至满载时，电动机铁损与机械损耗变化小，界定成不变损耗，定子铜耗和转子铜耗与附加损耗是伴随着负载改变而差生变化的，界定成可变损耗，经过数学计算，借助导数求取最值方式，获取到不变损耗等于可变损耗时，效率最大。如若接着增加负载，效率就会变小，且效率曲线则近似成凸曲线。

三、三相交流异步电动机变频调速

现阶段，中国对于鼠笼异步电动机调速运用频率最多的就是变频调速。经过转变电動机定子绕组工作频率从而实现调速，这就是所谓的变频调速。如若将三相交流电连接于定子绕组，定子和转子间空气间隙内会形成旋转的磁场，这一磁场和转子绕组间会出现相对运动，让内部磁场生成感应电动势及电流，这一电流和旋转磁场互相作用，形成的电磁转矩能够使电动机运行。变频调速系统关键设备是供应变频电源的变频器。变频器可以划分为交-直-交流变频器与交-交流变频器，现阶段使用较广的是交流-直流-交流变频器，这种方式比较适合使用在精度高且调速性能良好的场合中。

要开展变频调速的鼠笼异步电动机必须要有专业的变频电机，且该电机是能够按照工作需求，经过改变电机频率实现所需转速的目的，增大强冷风扇，借此确保电机在低转速中的冷却，变频电机根据电磁与结构设计上而言和一般的电机有差别，其可以充分适应电源频率变化，专门设置的变频电机，该作用就是可解释成电抗器加一般电机。

变频器输入端应连接断路器，倘若接于接触器，只能将其作为电开关，不可将其作为停电机的控制使用，控制电机开关，使用对变频器的控制，严禁使用切断和接通变频器的输入电源控制法，变频器输入端每一次上电聚会损坏器件。倘若电源侧设置了接触器，运用其的目的在于电源出现断电问题，自行把变频器和电源脱开，防止在外部端子控制下重新供电过程中变频器自动工作，以此来确保设备安全和人的生命安全。

假使在一拖一的条件下是不需要设置输出接触器的，同时设置了也不会得到任何好处，在变频器与电机为一拖二时，一用一备条件下是应当设置接触器转变工作电机的，进行控制过程中，应当先使输出接触器动作吸合，运用接触器的常开触点是变频器运行条件。输出端设置接触器，输出端接触器在断开的过程中给会有过电压作用于功率组件只能够，变频器虽存在吸收回路避免过电压，导致故障并非必然的，可以防止。因而不设置是最好的，如若要设置，也需要在暂停变频器输出以后才可以断开，同时还应当做连锁避免变频器输出使接通。

结束语：

电动机类型很多，多种类型的电动机特性也存在着很大的差别，对于实际采用的电机，应当分析其工作特性，充分了解其本质，才可以充分运用先进的控制方式。鼠笼型三相交流异步电动机在生产过程中运用甚广，分析其特性是很有必要的。对于该种类型的电动机，目前国内外使用的调速方式为变频调速法，这种方式从开启到调速到停车均设计完整，是使用非常广的一种调速方式。

参考文献

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