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單相電機調速器工作原理

時間:2018/1/22 點擊數:5587

作為單相異步 電動機 其調速方法有三種: 
(1)變極調速; 
(2)降壓調速; 
(3)抽頭調速。
單相電機調速器工作原理: 
交流電動機的同步轉速表達式:   n=60 f(1-s)/p (1)    
式中 n異步電動機的轉速; f異步電動機的頻率; s電動機轉差率; p電動機極對數。    
由式可知,轉速n與頻率f成正比,隻要改變頻率f即可改變電動機的轉速,當頻率f在0~50Hz的範圍內變化時,電動機轉速調節範圍非常寬。單相電機調速器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的,是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

單相電機中,有倍極調速和非倍極調速之分。倍極調速電機一般定子上隻有一套繞組,用改變繞組端部聯接方法獲得不同的極對數以達到調整旋轉磁場的轉速。在極數比較大的變極調速中,定子槽中安放兩套不同極數的獨立繞組,實際上相當於兩台不同極數的單速電機的組合,其原理和性能與一般單相異步電機一樣
降壓調速
降壓調速方法很多,如串聯電抗器(吊扇)、串聯
電容
、自耦變壓器和串連可控矽調壓調速。空調中最常用的調壓調速是可控矽(塑封)調壓調速。
可控矽調速是改變可控矽導通角的方法,改變電動機端電壓的波形,從而改變了電動機的端電壓的有效值。可控矽導通角α1=180°時,電機端電壓為額定值,α1<180°時電壓波形如下圖實線部分,電機端電壓有效值小於額定值,α1越小,電壓越低,如下圖:


圖1


塑封PG電機就是可控矽降壓調速。對於塑封PG電機,其繞組工作原理與抽頭電機一致,但不同之處在於塑封PG電機的輸入電壓不是直接接到
電源
上的,而是通過電控的輸出端施加電壓於電機上的,其電控的輸出電壓是可調節的。其
電氣
原理圖見圖3,調速是利用電機輸出轉矩與電機輸入電壓成近似一次關係,通過改變電機輸入電壓來改變電機的輸出轉矩,起到調節電機轉速的作用,其原理如下圖示:

圖2




該結構是在電機的軸上裝有一個磁環,它一般有6極磁環及2極磁環2種。當電機轉子旋轉一圈時,磁環也旋轉一圈,磁環與PG板中的霍爾元件相感應,6極磁環會在PG板的OUTPUT(白)腳中輸出3個脈衝,2極磁環會輸出1個脈衝,這樣根據輸出脈衝的數量就可以知道電機的轉速。在電控中設定有預定的轉速值,將它與從PG塊中采樣取得的轉速值相比較,當轉速偏低時,則提高電控的輸出電壓(可控矽導通角變大),當轉速偏高時,則降低電控的輸出電壓(可控矽導通角變小),這樣通過PG信號的反饋調節電控輸出電壓就實現了對電機的平滑調速。由於電控的輸出電壓不會高於其輸入電壓,因此在電機設計時要保證電機達到高風檔的轉速時其電控的電壓不高於工作的額定電壓。如我國額定電壓為220VAC,則設計時的電控電壓一般設計為180VAC~200VAC左右。此參數值設定太低則造成電機材料浪費,且電控若損壞擊穿後電機直通市網電壓,其電機溫升會較高;若此參數值設定過高則會造成市網電壓降低時,有可能達不到設定的額定轉速,影響空調的能力
抽頭調速(重點)
電容運轉電動機在調速範圍不大時,普遍采用定子繞組抽頭調速。此時定子槽中放置有主繞組、副繞組及調速繞組,通過改變調速繞組與主、副繞組的聯接方式,調整氣隙磁場大小及橢圓度來實現調速的目的。
一般電容運轉單相電機,主繞組與副繞組嵌在不同的槽中,繞組與鐵芯間由聚酯纖維無紡布(DMDM或DMD)隔開,其在空間一般相差90度電角度,且副繞組通過串聯一個工作
電容器
後與主繞組並接於電源。當電機通電後,主繞組與副繞組在氣隙中共同形成一個有方向有幅值強度的旋轉磁場。其方向與主、副繞組所處的空間位置等有關,它決定了電機的轉向;其幅值強度則與主副繞組的參數設計有關,它決定了電機輸出力矩的大小。該旋轉磁場與轉子鼠籠轉子相互作用,使電動機按一定的方向旋轉。若調換主副繞組的空間位置,則旋轉磁場的旋轉方向會相反,該反方向的旋轉磁場與轉子相互作用,使電動機的轉向也會相反。
抽頭調速可分為T型抽頭調速和L型抽頭調速。L型抽頭調速又可分為主繞組抽頭L-1型和副繞組抽頭L-2型。目前最常用的是T型抽頭調速和副繞組抽頭L-2型調速。原理線路圖見下


圖3



T型抽頭調速優點:中、低檔運行繞組溫升低;缺點:電機高檔效率低,主繞組易形成匝間短路(見企業技術標準13設計案例的DC03.043-001“YDK29-8E電機匝間短路案例分析”)。
L型抽頭調速優點:電機高檔效力高,繞組不易形成匝間短路;缺點:中、低檔運行繞組溫升高。
不論哪種調速,都各有優缺點,選用哪種除要考慮設計時要達到哪個結果,還要考慮電機的經濟性,一般L型較經濟)。

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