浅谈异步电机变频调速

文/何治锋 杨汉臣



浅谈异步电机变频调速

文/何治锋 杨汉臣

抚顺煤矿电机制造有限责任公司

文章首先对异步电机的发展历程以及调速方法进行综述，总结出交流电机在应用中做出的创新改变，在此基础上重点探讨异步电机变频调速功能实现的原理。分别从构建静态等效电路与变频调速框架等方面进行，并整理出异步电机使用时选择变频调速方法的原则，可以作为提升异步电机使用效率的技术参照。

异步电机；变频调速；等效电路

1 异步电机综述

1.1 异步电机的发展

异步电机发展初期是实现机械能与电能之间的相互转换，通过交流电机来完成这一功能，机械动能在运转中。以作为发电的动力来源。异步电机采用交流电来实现能量之间的转换，与普通的直流电机相比交流电能够在短时间内完成交换，并且结构也更加简单便捷，可以同时满足高压电流与电压电流的交互传输。最初交流电采用汽轮发电机来构建动能系统，功率可以达到100万kw以上，但这一功率在使用中却难以满足大型发电厂的运转需求，动能提供模式发生转变，将半导体技术应用其中，可以在高压电流传输时营造更稳定的电力基础。交流电机运行时不仅能够实现电流电压的交换传输，同时更能通过调速技术来对电流传输的速率作出综合控制。交流电机使用时期组建需要频繁维修检测，主要是由于电刷运行中容易产生摩擦，引发电弧造成的打火危险。随着交流电机构建技术不断完善这一问题也得到解决，电机的控制技术以及运转理念均有不同程度改变，技术发展资金已经能够实现交流变频调速，可以根据供电使用需求来对频率做出调控，从而提升发电效率并降低运转过程中的电能损耗。

1.2 交流电机调速方法

异步交流电机运行中调速是通过变频功能来实现的，电机的控制系统中应用智能技术，从能量供应需求角度来对频率做出调控，并检测电机调频过程中温度的升高情况控制内部电能，来确保对外传输的电压可以保持在电力供应系统标准上。交流电机在进行频率调节以及转换时可能会产生一部分电能的损耗，对于功率的监测需要实时进行将损耗部分功率引入其中，并通过误差控制补偿来解决这一问题，变频功能的实现还需要对所输入的电流做出负载计算。输入不同电压计算最终得到的电流，判断系统误差补偿中所存在的各类隐患，以及需要进一步完善的内容。交流电机调速是通过使用中的电能损耗来进行反馈调节的，在系统框架构建中也会形成完善的回路系统，共同控制系统内部运行速度。以供电损耗为依据所构建的反馈系统，在电能公映时也能自动将误差补偿反馈的其中从而最大程度降低误差隐患。对于变频交流电机调速方法的选择，所构建的控制系统中需要体现出安全控制能力，以免传输中产生参数误差。

2 异步电机变频调速实现的原理

2.1 异步电机静态等效电路

实现异步电机的变频调速，首先需要构建出静态等效电路，检测处于静态环境下异步电机的电流传输情况，以及其内部功率损耗情况。等效电路构建中还可以通过假设损耗来完成，分析运行中异步电机可能会产生的电能传输需求，不断构建并完善内部电灯供应体系。构建静态等效电路后，对电路的稳定性进行检测，分别模拟不同形态来完成。观察在何种情况下等效电路会出现电磁干扰，通过这种模拟检验可以判断异步电机接下来需要调整的等效电路模块，等效电路与互感电流之间的关系需要分别建立在异步电机不同运转情况下来验证。等效电路构建期间，充分了解线路系统中存在的问题，最终优化得到的静态等效电路构建体系，才能为异步电机调变频调速功能实现营造条件。其次是异步电机运行中，等效电路电能传输特征的判断，了解运行特征才能确定等效电路构建中应该重点强化的控制模块。

2.2 变频调速功能构建

构建变频调速功能需要对电流信息进行转换，使之能够转换成为系统内部可以识别的模式，这样才能充分判断处于高速运转环境中变频调速间隔的时间周期。异步电机运行中界受到控制指令会对原有运行状态做出调整改变，进入到与控制指令相一致的模式中，这一过程便是变频调速功能的具体体现。需要在控制系统内设计稳定的信号传输链接串口，分别模拟不同状态下信号传输对系统内部控制的要求，并通过电流模拟信号与数据信号之间的转变，来快速进入到控制模块内。总控制中心会对所接收得到的数据结果进行短时间运算，快速判断接下来异步电机运行中需要调整的参数，转变成为电流信号进入到异步电机运行系统内。信息之间的转换以及交换传输在时间速度上都需要重点控制，这样才能够更好地实现数字信号与模拟信号之间的交互，进入到变频调速功能实现阶段。

2.3 变频调速控制方法

变频调速控制方法的选择还需要考虑异步电机使用时的整体需求，考虑异步电机运行中与外界环境之间的融合，以及环境因素对电机电能传输带来的干扰影响。为确保变频调速任务可以告诉实现，设计调速范围时更应该结合异步电机主要运行功能模块来交互转换，考虑变频调速功能是否可以实现，以及在变频调速过程中是否会造成电能的过大损耗。高压环境下进行异步电机的低频转换，需要对电压平稳的降低，突然之间完成电压由高至低的转换，会造成系统传输中产生极大峰值与极小峰值之间的电感差，导致短时间内异步电机运行参数传输控制不合理。

3 结语

除以上方法，在对异步电机进行调速时，还可以采用定子调速的方法。当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。以上技术方法在实践应用时，均会根据电机使用功能与所处运行环境来作出优化调整，确保功能实现可以顺利进行，调速功能实现也更加精准，未来技术发展将会向人工智能层面进行。

[1]韩亮.PLC的通讯功能在异步电机变频调速中的应用[J].工业控制计算机, 2017, 30(5):145-146.

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