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交流伺服电机的性能

   对异步电动机进行变频调速控制时,希望电动机的每极磁通保持额定值不变。若磁通太弱,则铁心利用不够充分,在同样的转子电流下,电磁转矩小,电动机的负载能力下降。若磁通太强,又会使铁心饱和,使励磁电流过大,严重时会因绕组过热而损坏电动机。异步电动机的磁通是定子和转子磁动势合成产生的,下面说明怎样才能使磁通保持恒定。

    由电机理论知道,三相异步电动机定子每相电动势的有效值E1为

    (6-16)

    式中——每极气隙磁通;

    ——定子相绕组有效匝数。

    由上式可见,的值是由共同决定的,对进行适当的控制,就可以使气隙磁通保持额定值不变。下面分两种情况说明:

    (1)基频以下的恒磁通变频调速

    这是考虑从基频(电动机额定频率f)向下调速的情况。为了保持电动机的负载能力,应保持气隙磁通不变。这就要求降低供电频率的同时降低感应电动机,保持/=常数,即保持电动势与频率之比为常数进行控制。这种控制又称为恒磁通变频调速,属于恒转矩调速方式。

    由于,E1难于直接检测及直接控制,当的值较高时,定子的漏阻抗压降相对比较小,如忽略不计,则可近似地保持定子相电压和频率的比值为常数,即认为=,保持/=常数即可。这就是恒压频比控制方式,是近似的恒磁通控制。

    当频率较低时,都变小,定子漏阻抗压降(主要是定子电阻压降)不能忽略。在这种情况下,可以适当提高定子电压以补偿定子电阻压降的影响,使气隙磁通基本保持不变。如图1所示,其中曲线a为/=常数时的电压——频率关系。曲线b为有电压补偿时近似的(/=常数)电压——频率关系。

 

图1 恒压频比控制特性          图2 异步电动机变频调速控制特性

    (2)基频以上的弱磁通变频调速

    这是考虑由基频开始向上调速的情况。频率由额定值f向上增大,但电压U受额定电压的限制不能再升高,只能保持=不变。必然会使磁通随着的上升而减小,这属于近似的恒功率调速方式,上述两种情况综合起来。异步电动机变频调速的基本控制方式如图2所示。

    由上述分析可知,变频调速时,一般需要同时改变电压和频率,以保持磁通基本恒定。因此,变频调速器又称为VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置。

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