速度调节与速度控制

感应电机的速度调节

感应电机的速度调节定义为电机速度随负载变化而变化的程度。它表示为满载速度的分数或百分比，即：

$$\mathrm{\mathrm{速度调节}\:=\:\mathit{\frac{N_{nl}-N_{fl}}{N_{fl}}}\times 100\%}$$

其中，$\mathit{N_{nl}}$ 是电机的空载速度，$\mathit{N_{fl}}$ 是电机的满载速度。

感应电机的速度调节约为 3% 到 5%。由于这种小的速度调节，感应电机被归类为恒速电机。

三相感应电机的速度控制

三相感应电机的速度由下式给出：

$$\mathrm{\mathit{N_{r}}\:=\:\left ( 1-\mathit{s} \right )\mathit{N_{s}}\:\cdot \cdot \cdot (1)}$$

其中，s 是滑差，$\mathit{N_{s}}$ 是以 RPM 表示的同步速度。

$$\mathrm{\mathit{N_{s}}\:=\:\frac{120\mathit{f}}{\mathit{P}}\:\cdot \cdot \cdot (2)}$$

从公式 (1) 和 (2) 可以看出，三相感应电机的速度可以通过改变以下参数来改变：

• 交流电源的频率 (f)，

• 定子磁极数 (P)，以及

• 滑差 (s)。

在实践中，电源频率的变化通常是不可能的，因为商业电力供应具有恒定的频率。因此，三相感应电机的速度可以通过改变定子磁极数 (P) 或滑差 (s) 来改变。我们现在将讨论鼠笼式和绕线式感应电机的速度控制。

鼠笼式感应电机的速度控制

鼠笼式感应电机的速度控制是通过改变定子磁极数来改变的。通过磁极改变方法，只能获得两个或四个速度。

在两速感应电机中，提供了一个定子绕组，该绕组可以通过合适的控制设备切换以提供两个速度。其中，一个速度是另一个速度的一半。例如，定子绕组可以连接到 4 个或 8 个定子磁极，当电机由 50 Hz 交流电源供电时，分别提供 1500 RPM 和 750 RPM 的同步速度。

在四速感应电机中，提供了两个独立的定子绕组，每个绕组提供两个速度。

以下是磁极改变速度控制方法的主要缺点：

• 此方法不能用于获得逐渐连续的速度控制。

• 它使电机的设计和定子绕组互连的切换更加复杂。

• 由于设计和互连的复杂性，此方法最多可以为任何一台电机提供四种不同的速度。

绕线式感应电机的速度控制

绕线式感应电机的速度可以通过改变电机的滑差来改变。以下方法用于改变滑差，从而改变速度：

• 通过改变定子线电压。

• 通过改变转子电路的电阻。

• 通过在转子电路中添加和改变外加电压。

数值示例

对于一台三相感应电机，电机的空载速度为 900 RPM，满载速度为 880 RPM。求电机的速度调节。

解答

已知数据：

• $\mathit{N_{nl}}$ = 900 RPM

• $\mathit{N_{fl}}$ = 880 RPM

$$\mathrm{\therefore\mathrm{速度调节}\:=\:\mathit{\frac{N_{nl}-N_{fl}}{N_{fl}}}\times 100\%}$$

$$\mathrm{\Rightarrow \mathrm{速度调节}\:=\:\frac{900-880}{880}\times 100\%\:=\:2.273\%}$$