变频调速技术简介及其在电厂中的应用

黄 波

20世纪90年代,交流变频调速技术及装置有了突飞猛进的发展,由于变频调速在频率范围、动态响应、低频转矩、转差补偿、功率因数、工作效率等方面是以往的调速方式无法比拟的,因此在节约能源、改善工艺、提高生产效率等方面发挥了巨大作用,取得了巨大经济效益。

1 异步电动机调速方式的探讨

以常用鼠笼型异步电动机为例,根据电磁学定律,转子在旋转磁场中,并载有感应作用所产生的电流,转子必然受到电磁力,转子上所有导条受到的电磁力形成一个逆时针方向的电磁转矩,于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向旋转,从而实现了能量的交换,而旋转磁场的转速n0由 n0=60f/p决定。其中,f为电源频率;p为旋转磁场的磁极对数;产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力线,因此转子的转速 n必须低于定子磁场的转速n0,两者之差Δn称为转差,即Δn=n0-n。转差与磁场转速之比为转差率 s=(n0-n)/n0。由此可知异步电动机的转速 n=(1-s)60f/p。

由公式n=(1-s)×60f/p可知,交流异步电动机的调速方式有以下三种:1)改变磁极对数p,定子磁场的磁极对数取决于定子绕组的结构,所以要改变 p,必须将定子绕组绕制成可以换接成两种以上磁极对数的特殊形式。由于定子绕组的设计须照顾到两种磁极对数的情形,所以不管工作在哪种情况下都不可能得到最佳设计,而电动机的效率将会降低。2)调节电流频率 f,是把频率固定的交流电源变成频率连续可调的交流电。当频率 f连续可调时,电动机的同步转速n0也连续可调,又因异步电动机的转速n总是比同步转速n0略低一些,所以当n0连续可调时,n也连续可调。……