电磁调速电动机的变频调速技术

1.电磁调速电动机的结构 电磁调速电动机曾叫滑差电动机，其基本结构原理如图5-26a所示。它相当于两级异步电动机，第一级就是拖动电动机1。第二级的主动轴与电枢2相连，电枢呈圆筒形，由铸钢构成。它和拖动电动机同轴，两者一起旋转；第二级也叫电磁转差离合器。其从动轴上有励磁绕组3和爪形磁极4，励磁绕组由控制装置SR提供可调的直流励磁电流I_DM（通过集电环5和电刷6），使磁极产生磁通Φ。

2.工作原理 当拖动电动机带动电枢旋转时，电枢将切割磁极的磁力线，产生感应电动势和电流。电枢里的感应电流又和磁通相互作用，产生电磁转矩，使磁极和从动轴一起旋转。调节控制装置SR的电位器RP，就可以调节直流电流I_DM和磁通Φ的大小，从而也调节了电磁转矩的大小。

图5-25 电磁制动电动机变频时的接法

图5-26 电磁调速电动机的构造和特性

a）构造示意图 b）机械特性

1—拖动电动机 2—电枢 3—励磁绕组 4—爪形磁极 5—集电环 6—电刷 7—测速装置

电磁调速电动机的机械特性很软，图5-26b中的曲线①～⑤，就是励磁电流分别为100%、75%、50%、25%和5%时的机械特性。当负载率为80%时，如励磁电流I_DM较小，则转速也较低，如图中的A点。通过调节电位器RP，逐渐地加大励磁电流I_DM，转速将上升至B点、C点和D点，所以RP也叫调速电位器。

由于其机械特性很软，当负载增加时，转速将很快下降。这时，测速装置7测出下降了的转速信号，反馈给SR，SR是一个闭环控制系统，当接收到转速反馈信号后，将立即自动地增大励磁电流I_DM，使工作点从U点右移至V点、W点和X点，使转速保持不变。曲线⑥～⑧就是在不同转速下，经过转速反馈后的机械特性。曲线⑨则是其有效转矩曲线。由曲线⑨可以看出，电磁调速电动机在低速时的有效转矩将大于拖动电动机的额定转矩。从功率上看，由于拖动电动机的转速未变，输出的最大机械功率基本保持恒值，所以电磁调速电动机的有效转矩曲线在一定程度上具有恒功率的特点，即转速高时转矩小，转速低时转矩大。

3.实现变频调速的方案 一般来说，可以有三种方案：

第一种方案，是把励磁电流保持在最大位置，然后对拖动电动机实施变频调速，如图5-27a所示。由于励磁电流保持最大，转速反馈已不起作用。而没有了转速反馈，变频时的机械特性很软，如图5-27b中的曲线①～④所示。实验表明，此方案实际上不能使用。(www.xing528.com)

图5-27 保持最大励磁电流的变频方案

a）变频方案 b）机械特性

第二种方案，是把离合器的电枢和磁极用螺钉连接起来，使它们固定成一体，然后对拖动电动机实施变频调速，如图5-28a所示。

第三种方案，是另找一台和拖动电动机同容量的电动机来实现变频调速，如图5-28b所示。

第二、三种方案的实质是相同的，只是，第二种方案因为同时要带动离合器部分，增加了一点损耗。在图5-28c中，曲线①是第二方案的有效转矩曲线，曲线②是第三方案的有效转矩曲线。两者十分接近。在大多数情况下，第二、三种方案是可用的。

4.注意低速运行问题 如上所述，电磁调速电动机在低速时的有效转矩大于拖动电动机的额定转矩，如图5-28中的曲线③所示。所以，第二、三种方案在低速时的带负载能力可能满足不了负载的实际需要。遇到这种情况，在另选电动机时，应增加磁极对数。例如，原拖动电动机是4极电动机，改造成变频调速时，应选6极电动机，它在变频调速时的有效转矩曲线如图5-28中的曲线④所示。

图5-28 电磁调速电动机的变频改造方案

a）最大励磁电流 b）第二级固定 c）另选电动机