交流电压转换是否能降低电机转速,转换器功率小有问题吗?交流电机转速和电压关系
所谓交流电压转换,就是调压而已。对于交流异步电机而言,在转差率S不变的前提下,电机定子电压的平方跟电机的输出转矩成比例关系,理论上改变电机定子电压,电机的转速也会跟着发生改变,但不是线性关系,因为交流异步电机本身是多变量而复杂的强耦合非线性系统,通过调压的方式来降低电机转速,效果非常差,早就被变频调速取代了。
交流调压方式改变速度依然在使用
虽然调压改变电机转矩来控制电机转速的方式不理想,但是一些场合依然有人用。常见的星三角启动和自耦降压启动,实际上就是一种降低交流电机电压来改变速度的一种应用场合,不过它只用来启动,整体的启动时间比较短,并不会带来很大问题,而降压启动过程对电网和电机轴承的冲击反而降低了。
另外有人在一些轻负载上的电机传动上,使用了所谓的节电器,本质就是通过降低电压来降低交流电机的一点点转速,这些一般是风机水泵类型负载,转速和功率的三次方成关系,降低了一点电压,转速降低一点,而功耗降低很多,从而达到所谓节能的目的。
实际上,交流电机调压的效果是比较差的,因为调压的过程,转差率并不会不变,而是在转速降低时候变大,这样直接引起转子电流的变大,电机有内阻的,这样电机发热明显变大,转速越低,发热越厉害,无法长期工作。
交流电机调压的方式,调速的范围非常小,只适合一些风机水泵类型的负载勉强使用,因为降低电压,电机的扭矩也跟着下降,不能实现所谓的“恒转矩”调速。
还有一种调压能得到恒转矩控制的,就是利用电压来控制滑差头来控制电机输出转速,实际上并不是直接控制电机电压了,电机电压和转速是不变的,类似于一个电磁离合器的做法了,目前还有一些设备上在使用,主要是价格比较便宜,特别是小型设备上。
调速电源功率必须得到保证
调速的电源,电压当然不能超过电机的额定电压,一般使用工频电压经过可控硅调压的方式来实现对电机电压控制,可控硅能调整导通角度来实现。
如果是转子电机,调压起来效果会强点,而鼠笼式的交流电机,调速效果比较差,如果需要稍微大点的调速范围,理论上可以通过速度测量闭环做反馈来补充,但是这样成本也会上去很多。
调速电源的功率,一定要大于电机最大功率,一般至少要大2倍以上,这样才可以保证瞬间电机电流波动引起电源容量的需求。
变频器已经取代调压方式
变频器的发明是一个了不起的调速革命,因为交流异步电机的转速,本质上是和电机定子电源的频率成正比的,只有调整电源的频率,才可以真正做到“恒转矩”调速。
早期收到电力电子变流器件的局限,调整电源频率几乎是不可能完成的事情,后来IGBT和单片机出现了,调频成为了一种可能,经过几十年的发展,变频器已经非常成熟完善了,而且价格已经比较便宜,所以在交流异步电机调速系统上,基本上都使用了变频器开取代传统的调速方式,甚至直流电机这么好的调速方式,也已经被变频调速系统取代了,目前除了启动场合外,几乎不会有人再使用交流调压方式来调整电机转速了。
当然,变频调速的过程,需要保证气隙磁通的稳定,所以一样要控制电源的输出电压的,让电压/频率的大小在一定的值上,这样才可以实现恒转矩控制,电机也不会发热。
当然可以但值得注意的是,当电压低于额定时,不只是速度减慢的问题,电压降低时,电动机为了维持速度和保证功率,会拼命增加电流,电流超过额定,线损等增大,电压继续降低,电流继续加大,电机快速发热,加速了绝缘的老化或会烧毁电机
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