速度调节和速度控制

感应电动机的速度调节

感应电动机的速度调节定义为电动机速度随负载变化而变化。它以满载速度的分数或百分比表示,即

$$\mathrm{\mathrm{速度调节}\:=\:\mathit{\frac{N_{nl}-N_{fl}}{N_{fl}}} imes 100\%}$$

其中,$\mathit{N_{nl}}$ 为电动机的空载速度,$\mathit{N_{fl}}$ 为电动机的满载速度。

感应电动机的速度调节约为 3% 至 5%。由于这种小速度调节,感应电动机被归类为恒速电动机。

三相感应电动机的速度控制

三相感应电动机的速度由下式给出:

$$\mathrm{\mathit{N_{r}}\:=\:\left ( 1-\mathit{s} ight )\mathit{N_{s}}\:\cdot \cdot \cdot (1)}$$

其中,s 为滑差,$\mathit{N_{s}}$ 为同步速度(单位:RPM)。

$$\mathrm{\mathit{N_{s}}\:=\:\frac{120\mathit{f}}{\mathit{P}}\:\cdot \cdot \cdot (2)}$$

从方程 (1) 和 (2) 可清楚看出,三相感应电动机的转速可以通过改变下列公式来改变:

  • 交流电源的频率 (f),

  • 定子极数 (P),以及

  • 滑差 (s)。

实际上,由于商用电源的频率是恒定的,因此通常不可能改变电源频率。因此,三相感应电动机的转速可以通过改变定子极数 (P) 或滑差 (s) 来改变。现在我们来讨论鼠笼式和滑环式感应电动机的速度控制。

鼠笼式感应电动机的速度控制

鼠笼式感应电动机的速度控制是通过改变定子极数来改变的。通过改变极数的方法,只能实现两种或四种速度。

在双速感应电动机中,提供一个定子绕组,可以通过合适的控制设备切换以提供两种速度。其中,一种速度是另一种速度的一半。例如,当电机由 50 Hz 交流电源供电时,定子绕组可以连接 4 个或 8 个定子极,从而提供 1500 RPM 和 750 RPM 的同步速度。

在四速感应电机中,提供两个单独的定子绕组,每个绕组提供两种速度。

以下是变极速度控制方法的主要缺点 −

  • 此方法不能用于获得逐步连续的速度控制。

  • 它使电机设计和定子绕组互连的切换更加复杂。

  • 由于设计和互连的复杂性,这种方法可以为任何一台电机提供最多四种不同的速度。

滑环感应电机的速度控制

滑环感应电动机的转速可以通过改变电动机滑差来改变。以下方法可用于改变滑差,从而改变转速 −

  • 通过改变定子线电压。

  • 通过改变转子电路的电阻。

  • 通过在转子电路中添加和改变外部电压。

数值示例

对于三相感应电动机,电动机的空载转速为 900 RPM,满载转速为 880 RPM。找到电机的速度调节。

解决方案

给定数据,

  • $\mathit{N_{nl}}$ = 900 RPM

  • $\mathit{N_{fl}}$ = 880 RPM

$$\mathrm{ 因此\mathrm{速度调节}\:=\:\mathit{\frac{N_{nl}-N_{fl}}{N_{fl}}} imes 100\%}$$

$$\mathrm{\Rightarrow \mathrm{速度调节}\:=\:\frac{900-880}{880} imes 100\%\:=\:2.273\%}$$