用于电力拖动的电动机主要有直流电动机、异步电动机和同步电动机。直流电动机由于价格较贵,维护较麻烦,在排灌泵站中未被采用。但由于它的调速性能好,能获得较宽范围和平滑的调速,因此在调速指标要求高的水泵和泵站模型试验台中得到了广泛的应用。
异步电动机具有结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜以及惯性小等一系列优点,在排灌泵站中应用广泛。但是,由于调速较困难,一般都采用不调速运行,因此造成了不少能源浪费。但是,自从功率元件(磁性的、电子的和离子的、半导体的)问世后,特别是可控硅元件的出现,使得异步电动机的调速获得了急速发展。
根据转差率s的定义,得知s与电动机的转速n和同步转速n1的关系为:
此外,根据电动机旋转磁场的转速n1(即同步转速),与电网交流频率f1和电动机的极对数p有如下关系:
由此可知,异步电动机的调速方式大致可分为改变极对数p,改变电源频率f1以及改变电机的转差率s三种。其中改变转差率的方法又可以通过调定子电压、转子电阻、转子电压以及定、转子供电频差等方法来实现。异步电动机的调速方式如图6-10所示。
同步电动机的转速n等于定子旋转磁场的转速n1,即n=n1=60f1/p。因此,改变定子供电频率f1是同步电动机主要调速方法。以往,由于制造产生可变频率的电源比较困难,因此,同步电动机很少采用调速的方法运行。但是,随着可控硅变频装置的出现,同步电动机的调速已经引起人们的重视。目前变频调速的共同性问题是调速设备的投资较大。
图6-10 异步电动机的调速方式(www.xing528.com)
同步电动机的变频调速有两类本质不同的控制方式。一类如同异步电动机的变频调速一样,输出转速唯一的由系统内部的基准频率振荡器给定,称为他制式。由于同步电动机当频率突变或过载时容易失步,因此,这种调速方法效果不好。另一类控制方式是系统内部的基准频率振荡器的频率给定不是随意由外部给定的,而是由电动机的转速或频率给定的,故称为自制式。这种控制方式的同步电动机也称为无换向器电动机。这种电动机有许多突出的优点,如它具有直流电动机一样的调速特性,结构简单,没有换向器,不会产生火花,便于维护,容易做到大容量(可达几千千瓦以上)、高转速(每分钟可达几万转),同时,它的输入端的功率因数和效率也较高。
异步电动机和同步电动机各种调速方式及调速系统的比较如表6-6和表6-7所列。
表6-6 异步电动机和同步电动机各种调速方式及调速系统的比较
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表6-7 电动机调速系统的比较
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