感應電機定子電壓控制調速


感應電動機產生的轉矩由下式給出:

$$\mathrm{\tau_𝑑 =\frac{𝑘 𝑠 𝐸_{20}^2 𝑅_2}{𝑅_2^2 + 𝑠^2𝑋_{20}^2} … (1)}$$

其中:

  • k = 比例常數,
  • s = 滑差率,
  • E20 = 轉子靜止時每相感應電動勢,
  • R2 = 轉子迴路電阻,以及
  • X20 = 轉子靜止時每相電抗

並且,對應於最大轉矩的滑差率由下式給出:

$$\mathrm{𝑠_𝑚 =\frac{𝑅_2}{𝑋_{20}}… (2)}$$

三相感應電動機的速度可以透過改變電源電壓來改變。公式 (1) 表明電動機產生的轉矩與電源電壓的平方成正比,公式 (2) 表明對應於最大轉矩的滑差率與電源電壓無關。此外,電源電壓的變化不會改變電動機的同步速度。該圖顯示了三相感應電動機在不同電源電壓下的轉矩-速度特性。

三相感應電動機的速度控制是透過改變電源電壓來實現的,直到在所需速度下產生負載所需的轉矩。感應電動機產生的轉矩與電源電壓的平方成正比,電流與電壓成正比。因此,當降低電源電壓以降低相同電流下的速度時,電動機產生的轉矩會降低。因此,定子電壓控制方法適用於負載轉矩隨速度降低的應用,例如風扇負載。

透過定子電壓控制方法,電動機的速度可以在較小的範圍內變化。由於不允許電動機在高於額定電壓的電壓下工作,因此此方法僅允許在電動機的額定速度以下進行速度控制。

當需要電動機間歇執行時,定子電壓控制方法更適用。此方法也適用於驅動風扇或泵的感應電動機的速度控制,其中負載轉矩隨速度的平方而變化,因為這些電動機驅動器在低速時需要低轉矩,這可以透過較低的施加電壓來實現,而不會產生過大的電機電流。

用於三相感應電動機速度控制的可變電壓可以透過使用閘流體電壓控制器來獲得。這裡需要三對背靠背連線的閘流體,每相一個(參見電路圖)。每對閘流體控制其連線到的相位的電壓。電動機的速度控制是透過改變閘流體的導通時間來實現的。

重要提示 – 對於低功率額定執行,每相的背靠背閘流體對可以替換為可控矽

更新日期: 2021 年 8 月 28 日

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