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自动门:变频调速原理及方法
发布时间:2013/11/18
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变频调速原理及方法
   只要平滑地调节异步电动机的定子供电频率fi.就可以平滑调节异步电动机
的同步转速以o,从而实现异步电动机的无级调速。这便是变频调速的最初设想。
    表面上看,只要改变定子电压的频率fi就可以调节转速大小,但事实上只改变fi并
不实现正常的调速。
  根据电机理论可知,在电动机调速时,一个重要的因素是希望保持电机每极磁通量
垂m为额定值不变。磁通太弱则没有充分利用电机的铁芯,是一种浪费;若要增大磁通,
又会使铁芯饱和从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电机。对于直流电
动机,励磁系统是独立的,只要给电枢反应的补偿合适,保持瓯不变是很容易做到的。
而在交流异步电动机中,磁通是定子和转子磁动势合成产生的,怎样才能保持磁通恒定是
研究变频调速的关键问题。显然只要控制好E.和fi比例为常值,
便可达到控制磁通垂n不变的目的。当然,如何控制好E和f的比倒,则还要考虑基频
(额定频率)以下调速和基频以上调速两种情况。
    1)基频以下调速。由E,表达式可知,要保持瓯不变,当频率f,以额定值厂IN向下
调节时,必须同时降低E,,使即采用恒定的电动势频率比的控制方式。或在U.≈E前提下,
通过调节U.来近似调节E,使这便是常用的变频调速用恒压频比的控制方式。
    低频时,Ul和E.都较小,定子阻抗压降所占的份量就比较显著,不能再忽略。这
时,可以人为地把电压Ul抬高一些,以便近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压
频比控制特性于图11. 53中b线,无补偿的控制特性则为a线。
    2)基频以上调速。在基频以上调速时,频率可以以flN往上增高,且电压Ul却不能
增加得比额定电压UlN还要大,最多只能保持Ul -U/N。由El表达式可知,此时增大f,
只能迫使磁通西m与频率f,成反比地降低。当然,此时电动机的转速是提高了,有点相
当于直流电动机弱磁升速的情况。如前所述,此时<Z>m降低,除了造成电动机铁芯浪费
外,因为电动机电磁转短Toc瓯(IZ不变条件下),故电动机会出现拖动转矩的下降,且
调频倍数越大,转速越高,拖动转矩将越低。这便有把基频以下调速和基频以上调速两种
情况合起来,异步电动机变频调速控制特性。如果电动机在不同转速下都具有额定电流,
则电机都能在温升允许条件下长期运行,这时转矩基本上随磁通变化。按照电力拖动原理,
在基频以下,即在fi≤flN区域,属“恒转矩调速”性质;而在基频以上,即fi≥IN区域,
则基本上属于“恒功率调速”o按拖动负荷分类,恒转矩负荷适合用“恒转矩调速”方式,
而恒功率负荷则适合用“恒功率调速”方式。自动门拖动系统中,完全用的是“恒转矩调速”
方式进行变频调速控制的。当然,根据E-与Ul之间的近似关系,还会有不同恒压频比调速方式,
也就有不同的调速后机械特性。这其中最好的方式当属“恒Er/硼1比例控制一,即按转子
磁链定向的矢量控制。相关理论及知识请参考有关交流异步电动机调速系统专著,本书在
此不多叙述。


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