交流電機簡介

“交流電機”是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器（見直流電機的換向），因此結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀80年代初，最大的汽輪發(fā)電機已達150萬千瓦。交流電機是由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。

電機原理

用單相電容式電機說明：單相電機有兩個繞組，即起動繞組和運行繞組。兩個繞組在空間上相差90度。在起動繞組上串聯(lián)了一個容量較大的電容器，當運行繞組和起動繞組通過單相交流電時，由于電容器作用使起動繞組中的電流在時間上比運行繞組的電流超前90度角，先到達最大值。在時間和空間上形成兩個相同的脈沖磁場，使定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電機轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場互相作用產(chǎn)生電磁場轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)起來。

調(diào)速原理

額定轉(zhuǎn)速n=60f/p（1-s）=同步轉(zhuǎn)速N1（1-S）f電源頻率p電機極對數(shù)s轉(zhuǎn)差率

1.利用變頻器改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性平滑性較好，機械特性較硬。就是加上額定負載轉(zhuǎn)速下降得少。屬于無級調(diào)速。適用于大部分三相鼠籠異步電動機。

2.改變磁極對數(shù)調(diào)速，屬于有級調(diào)速，調(diào)速平滑度差，一般用于金屬切削機床。3.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。

（1）轉(zhuǎn)子回路串電阻：用于交流繞線式異步電動機。調(diào)速范圍小，電阻要消耗功率，電機效率低。一般用于起重機。

（2）改變電源電壓調(diào)速，調(diào)速范圍小，轉(zhuǎn)矩隨電壓降大幅度下降，三相電機一般不用。用于單相電機調(diào)速，如風扇。

（3）串級調(diào)速，實質(zhì)就是就是轉(zhuǎn)子引入附加電動勢，改變它大小來調(diào)速。也只用于繞線電動機，但效率得到提高。

交流電機調(diào)速方法

一、變極對數(shù)調(diào)速方法：改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速。

二、變頻調(diào)速方法：使用變頻器改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。

三、串級調(diào)速方法：串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速。

四、繞線式電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法：線式異步電動機轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機的轉(zhuǎn)差率加大，電動機在較低的轉(zhuǎn)速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。

五、定子調(diào)壓調(diào)速方法：改變電動機的定子電壓時，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應(yīng)用。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。

六、電磁調(diào)速電動機調(diào)速方法：電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵磁電源。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵磁電流的大小。

七、液力耦合器調(diào)速方法：液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，當泵輪在原動機帶動下旋轉(zhuǎn)時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。通過不同的液力（潤滑油和渦輪）達到調(diào)速。

（4）電磁調(diào)速。只用于滑差電機。通過改變勵磁線圈的電流無極平滑調(diào)速，機構(gòu)簡單，但控制功率較小。不宜長期低速運行。

實際應(yīng)用

在實際應(yīng)用中，交流電動機總是與生產(chǎn)機械相聯(lián)系，形成電力拖動系統(tǒng)。不同的生產(chǎn)機械要求不同的速度，即使同一個生產(chǎn)機械在不同的運行工況下，也需要不同的速度，因而需要對拖動系統(tǒng)的運行速度加以調(diào)節(jié)，即產(chǎn)生了交流電動機調(diào)速。交流電動機，尤其是籠型感應(yīng)電動機，由于沒有機械換向裝置，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、造價低廉，且有良好的節(jié)能效果，在單機容量和速度極限等方面都比直流電動機高;特別是在灰塵多、有爆炸危險的惡劣環(huán)境里，交流電動機更為適用。但交流電動機的調(diào)速性能不如直流電動機好，在很長一段時間內(nèi)，交流電動機只能作恒速運行。解決交流電動機的調(diào)速問題，一直是電力拖動工作者所關(guān)注和研究的課題。發(fā)展簡史早在20世紀30年代，不少學(xué)者就提出了各種交流調(diào)速系統(tǒng)，企圖改善交流電動機的調(diào)速性能。