一、工作原理:
单相电机有两个绕组,即起动绕组和运行绕组。两个绕组在空间上相差90度。在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器,当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时,由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角,先到达最大值。在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场,使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场,在旋转磁场的作用下,电机转子中产生感应电流,电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩,使电机旋转起来。
二、单相电机的简单介绍:
单相电机一般是指用单相交流电源(AC220V)供电的小功率单相异步电动机。这种电机通常在定子上有两相绕组,转子是普通鼠笼型的。两相绕组在定子上的分布以及供电情况的不同,可以产生不同的起动特性和运行特性。
给二百瓦至三百瓦的单相交流电动机无极调速,简单实惠的选择,就是用个功率不小于两千瓦的可控硅调压器(大约五元钱左右一个)。
交流电机调速器和变频器的共同点:
都是用来调节电机转速的设备。
不同点:
交流电机调速器是通过改变接入绕组的电阻和电容等来调节电机的速度和转速。这种调速并不是一种节能型的调速方法,速度的高低对于电源供电功率的输出没有变化。应用最广泛的就是家用电风扇这类产品。
变频器调速是通过改变供给电动机的供电频率,来改变电机的转速,从而改变负载的转速的。将原来直接输入三相异步电动机的电源先行接入变频器,在变频器内部通过PWM等电子变流技术将工频交流电进行整流、逆变,成为一种频率可控的交流电在输入到电机中,在电机运转时可以通过V/F控制,输出转矩控制、矢量控制等控制方式调节频率,改变回路电流,实现节能运行,尤其是在电机轻载时节能效果明显,是一种已经广泛推广和应用的节能产品。
变频器一般指,交流电动机变频调速器,它是通过改变电动机的工作电压和工作频率而实现调速的电力电子控制设备(简称VVVF调速装置)。
1. 交流电动机调速依据
根据电机学原理,电动机转子转速为:
(1-1)
其中,n。为同步转速
f 为电源频率
P 为极对数
S 为转差率
由式(1-1)可见,改变转子转速n。的方式有三种:
(1)改变频率
(2)改变极对数
(3)改变转差率
2. 变频调速基本原理
2.1 交流异步机的机械特性
n0为同步转速,为额定转速,T为额定转矩,T为最大转矩,为额定转差
从额定转矩到空载这段为交流异步机的线性工作段,当负载转矩大于额定转矩,即从额定转矩到最大转矩段,表明交流异步电机的过载能力;当负载转矩大于最大转矩时,进入负阻特性段,电机得不到稳定的工作状态。
变频调速是通过改变电动机电源供电频率而达到改变同步转速的一种方法。图2所示为改变电动机同步转速而获得的一组机械特性。由图可见,在保持最大转矩基本不变的条件下,实现了连续平滑的调速。
其中,
在改变同步转速的过程中,可得到基本平行的特性,而最大转矩基本保持不变。“基本保持不变”是指随着同步转速的降低,电源供电电压也随之降低。而由于电压降低,导致转子侧一次电阻阻抗和压降发生了变化,因此,最大转矩略微下降。这个变频调速中略显不足的问题,目前已有改进的方法,比如转矩提升。
2.2 从电压频率关系看变频调速
在变频调速中,为了在改变电源频率时电动机的磁通能够保持不变,以便获得最大的转矩,还需对电源电压进行调节。
根据电机学原理,电动机感应电动势的有效值为:
(1-2)
其中, 为绕组系数,电动机的常数
:定子电源频率
N:定子匝数,电动机常数
:定子中通过的磁通
将(1-2)式两边除以 ,可以得到
(1-3 )
由式(1-3)可见,若能控制电动机感应电动势与电源频率之比( )为常数时,则电动机定子通过的磁通 将是一个基本不变的常数。这样就可以获得最大的转矩。
如果忽略定子阻抗压降,则定子电压 近似等于 。
结论: ,则磁通基本不变。
3. 调速方式对比分析

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