三相感应电动机的速度控制

一种三相感应电动机基本上是一个恒速电机所以很难控制它的速度。速度控制感应电动机是否以降低效率和降低效率为代价电力因数．在讨论方法之前控制三相感应电动机的速度三相感应电动机的转速和转矩的基本公式是控制电动机转速的依据。

同步转速

其中，f =频率和p是杆的数量

感应电动机的速度由

在哪里，
n是感应电动机转子的速度，
N_S.是同步速度，
S是滑动。
由三相感应电动机产生的扭矩由，

当转子处于静止滑动时，S是一个。
所以扭矩的等式是，

在哪里，
E.₂是转子EMF
N_S.是同步速度
R.₂是转子电阻
X₂转子是否有感应电抗

感应电动机的速度从两个定子和转子侧改变。三相异步电机定子侧的转速控制又分为:

• V / f控制或频率控制。
• 改变定子磁极数。
• 控制电源电压。
• 在定子电路中添加变阻器。

来自转子侧的三相感应电动机的速度控制进一步归类为：

• 在转子侧增加外部电阻。
• 串级控制方法。
• 向转子侧注入转差频率电动势。

从定子侧控制转速

• • V / f控制或频率控制

    每当三相电源给三相电动机时旋转磁场是由哪个以同步速度旋转的
    
    在三相感应电动机EMF中诱导类似于变压器由
    
    式中，K为绕组常数，T为每相位匝数，f为频率。现在如果我们改变频率同步速度会改变但是随着频率的减少磁链会增加这个值的变化通量导致转子和定子铁芯饱和，这将进一步导致电机空载电流增加。所以，保持流量φ恒定是很重要的，只有我们改变才有可能电压．也就是说，如果我们减少频率，磁通会增加，但同时如果我们减少电压，磁通也会减少，导致磁通没有变化，因此它保持不变。这里我们保持V/f的比值为常数。因此它的名字是V/ f方法。用V/f法控制三相异步电动机的速度，需要提供可变的电压和频率，这是很容易用变频器和变频器实现的逆变器放。

  • 控制电源电压

    三相感应电动机运行产生的转矩由
    
    在低滑移区(sX)²和R比起来非常非常小₂．所以，它可以被忽略。所以扭矩变成了
    
    由于转子电阻，R₂是恒定的，所以扭矩方程进一步减少到
    
    我们知道转子诱导EMF e₂∝v T∝sV²．
    上述等式清除，如果我们减少电源电压扭矩也将减小。但是为了提供相同的负载，扭矩必须保持不变，只有在我们增加滑动时才可以增加，并且如果滑动增加，电机将以减小的速度运行。这种速度控制方法很少使用，因为速度的小变化需要大的电压降低，因此当前的牵引电机增大，使其过热感应电动机．

  • 改变定子极数:

    定子磁极的改变有两种方法

  • 多定子绕组方式。

  • 极点调幅法(PAM)

  • 多定子绕组法

    在三相异步电动机的速度控制方法中，我们在定子上提供两个独立的绕组。这两个定子绕组是电气隔离彼此，并绕了两个不同的极数。使用开关装置，每次只给一个绕组供电，因此速度控制是可能的。这种方法的缺点是不可能实现平稳的速度控制。这种方法成本更高，效率更低，因为需要两个不同的定子绕组。这种速度控制方法只能适用于鼠笼式电动机．

  • 极性调幅法(PAM)

    在此方法中，三相感应电动机的速度控制是由另一个具有不同磁极数的正弦波调制。

让f₁（θ）是速度应控制的速度电动机的原始MMF波。
F₂（θ）是调制MMF波。
P.₁是要控制速度的感应电动机的磁极数。
P.₂是调制波的极点。

调制结果后MMF波

所以我们得到了，得到了MMF波

因此，合成磁动势波将有两个不同的极点数

因此，通过改变磁极数可以很容易地改变三相感应电动机的转速。

• 在定子电路中增加变阻器

  该方法通过在定子电路中增加变阻器来控制三相异步电动机的速度，使电压下降₂²．如果我们减少电源电压扭矩也会降低。但是为了提供相同的负载，扭矩必须保持不变，只有在我们增加滑动时才有可能，并且如果滑动升高电动机会降低速度。

转速控制从转子侧

• 增加转子侧的外部阻力

  在三相异步电动机转速控制中，在转子侧增加了外部电阻。三相异步电动机的转矩方程为
  
  三相感应电动机运行在低滑差区域。在低滑移区项(sX)²与r相比变得非常小₂．所以，它可以被忽略。和E₂是恒定的。因此，简化后扭矩的方程变为，
  
  如果我们增加转子电阻R₂扭矩减小但供应相同的负载扭矩必须保持恒定。因此，我们增加了滑移，这将进一步导致转子速度的降低。因此，通过在转子电路中添加额外的电阻，我们可以降低三相感应电动机的速度。该方法的主要优点是，由于添加外部电阻开始扭矩，但这种速度控制方法的三相感应电机也遭受了一些缺点：

  • 速度超过正常值是不可能的。
  • 大的速度变化需要大的电阻值，如果在电路中添加了这种大量的电阻值，则会导致大铜损失，从而降低效率。
  • 抗性的存在导致更多的损失。
  • 这种方法不适用于鼠笼式感应电动机。

• 级联控制方法

  在这种三相感应电机的速度控制方法中，两个三相感应电机连接在一个共同的轴上，因此称为级联电机。一个电机称为主电机，另一个电机称为辅助电机。三相电源给主电机的定子，而辅助电机从主电机的滑环上获得一个转差频率。
  让N_S1是主电机的同步速度。
  N_S2是辅助电机的同步速度。
  P.₁是主电机的磁极数。
  P.₂为辅助电机的极数。
  F为电源频率。
  F₁是主电机转子感应电动势的频率。
  N是设定的速度，主电机和辅电机都安装在共同的轴上，所以它是相同的。
  S.₁是主电机的滑移。
  
  辅助电机以与主电机相同的频率供电
  
  现在把值
  
  现在无负载，辅助转子的速度几乎与其同步速度相同i.e n = n_S2
  
  现在重新排列上述等式并找出n的值，我们得到，
  
  这两套级联电机现在将以新的速度运行有极点数(P₁+ P₂)．在上述方法中，主电机和辅助电机产生的转矩将朝着相同的方向作用，从而导致极点数(P₁+ P₂)．这种类型的级联称为累积级联。还有一种级联的级联，其中由主电动机产生的扭矩与辅助电动机的方向相反。这种类型的级联称为差分级联;导致速度对应于极数（P₁- P₂)．
  在这种速度控制方法中，三相异步电机可以得到四种不同的速度

  • 当只有主要的感应电机工作时，具有速度对应．
  • 当只有辅助感应电机工作时，具有速度对应．
  • 完成累积级联时，那么完整的设置以速度运行．
  • 差动级联完成后，整套设备运行速度为．

• 将滑移频率电动势注入转子侧

  当三相异步电动机的速度控制是通过在转子电路中添加电阻来实现的，一部分功率称为转差功率，即I²R的损失。因此，这种速度控制方法降低了三相异步电动机的效率。这个滑动功率损耗可以恢复并提供回改善三相感应发动机的总体效率,这计划恢复力量叫做滑动力量复苏方案,这是通过连接外部源的emf转子转差频率的电路。注入电动势既可以对抗转子感应电动势，也可以辅助转子感应电动势。如果它反对转子感应电动势，总转子电阻增加，因此速度下降，如果注入的电动势有助于主转子电动势，总减少，因此速度增加。因此，通过在转子电路中注入感应电动势，可以很容易地控制转速。这种类型的速度控制三相感应电动机的主要优点是，无论是高于正常速度或低于正常速度，都可以有很宽的速度控制范围。