速度調節與速度控制

感應電機的速度調節

感應電機的速度調節定義為電機速度隨負載變化而變化的程度。它表示為滿載速度的分數或百分比，即：

$$\mathrm{\mathrm{速度調節}\:=\:\mathit{\frac{N_{nl}-N_{fl}}{N_{fl}}}\times 100\%}$$

其中，$\mathit{N_{nl}}$ 是電機的空載速度，$\mathit{N_{fl}}$ 是電機的滿載速度。

感應電機的速度調節約為 3% 到 5%。由於這種小的速度調節，感應電機被歸類為恆速電機。

三相感應電機的速度控制

三相感應電機的速度由下式給出：

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

其中，s 是滑差，$\mathit{N_{s}}$ 是以 RPM 表示的同步速度。

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

從公式 (1) 和 (2) 可以看出，三相感應電機的速度可以透過改變以下引數來改變：

• 交流電源的頻率 (f)，

• 定子磁極數 (P)，以及

• 滑差 (s)。

在實踐中，電源頻率的變化通常是不可能的，因為商業電力供應具有恆定的頻率。因此，三相感應電機的速度可以透過改變定子磁極數 (P) 或滑差 (s) 來改變。我們現在將討論鼠籠式和繞線式感應電機的速度控制。

鼠籠式感應電機的速度控制

鼠籠式感應電機的速度控制是透過改變定子磁極數來改變的。透過磁極改變方法，只能獲得兩個或四個速度。

在兩速感應電機中，提供了一個定子繞組，該繞組可以透過合適的控制裝置切換以提供兩個速度。其中，一個速度是另一個速度的一半。例如，定子繞組可以連線到 4 個或 8 個定子磁極，當電機由 50 Hz 交流電源供電時，分別提供 1500 RPM 和 750 RPM 的同步速度。

在四速感應電機中，提供了兩個獨立的定子繞組，每個繞組提供兩個速度。

以下是磁極改變速度控制方法的主要缺點：

• 此方法不能用於獲得逐漸連續的速度控制。

• 它使電機的設計和定子繞組互連的切換更加複雜。

• 由於設計和互連的複雜性，此方法最多可以為任何一臺電機提供四種不同的速度。

繞線式感應電機的速度控制

繞線式感應電機的速度可以透過改變電機的滑差來改變。以下方法用於改變滑差，從而改變速度：

• 透過改變定子線電壓。

• 透過改變轉子電路的電阻。

• 透過在轉子電路中新增和改變外加電壓。

數值示例

對於一臺三相感應電機，電機的空載速度為 900 RPM，滿載速度為 880 RPM。求電機的速度調節。

解答

已知資料：

• $\mathit{N_{nl}}$ = 900 RPM

• $\mathit{N_{fl}}$ = 880 RPM

$$\mathrm{\therefore\mathrm{速度調節}\:=\:\mathit{\frac{N_{nl}-N_{fl}}{N_{fl}}}\times 100\%}$$

$$\mathrm{\Rightarrow \mathrm{速度調節}\:=\:\frac{900-880}{880}\times 100\%\:=\:2.273\%}$$