MC-C5 · 起动与调速

感应电机的起动与调速

感应电机调速以变频最为宽广。但只动频率会扰动磁通。降频时电压该如何，才能保持磁通恒定，亲手把握。

电压不变只降频率，磁通会

定子磁通正比于电压除以频率，Φ ∝ V/f。把频率滑块调低。若电压保持不变，先预测磁通往哪走、是否触及饱和极限(红色区域)。

频率 ff = 1.00

用滑块连续改变频率(电压固定)。金色曲线为磁通，红色为饱和。

定子磁通 Φ ∝ V/f

Φ = V/f = 1.00

磁通要减半，必须降低电压。电压不变只降频率，磁通非但不减反而增大，因为 Φ ∝ V/f 中只减小了分母。

V 不变、f 减半，Φ?

不吻合

调速的三个旋钮

转子转速为 N = (1 - s)·120f/P。改变转速只有转差 s、频率 f、极数 P 三条路。转差控制(降低定子电压、给绕线转子加电阻)简单，但转差损耗增大、范围窄。极数控制需切换绕组，只能 2:1 之类的离散级。变频控制宽而连续，是当今变速的主力，但附带一个条件。

观察N = (1 - s) 120fP

转速只由转差、频率、极数三者改变。

变频率则电压须随动

定子电压几乎等于感应电动势，V ≈ 4.44 f N1 Φ。解出磁通得 Φ ∝ V/f。只降频率而电压不变，磁通增大、铁心饱和，励磁电流失控并过热。所以电压随频率成比例降低，保持 V/f 恒定。于是磁通恒定、转矩能力保持，即恒转矩区。额定频率以上电压无法再升(电压上限)，磁通下降，转矩减小但功率保持，即恒功率(弱磁)区。

选择Φ ∝ V / ?

磁通正比于电压除以频率。

填空Φ const → Vf = ?

要保持磁通恒定，须保持 V/f 恒定。

抑制起动电流，保住起动转矩

从停转直接加全压，转差为 1，起动电流飙到额定的五六倍。Y-Δ 起动先把绕组接成 Y，使相电压降到 1/√3，把起动电流与起动转矩都减到 1/3，转速上升后切到 Δ(适于轻载)。电抗器或起动补偿器降低定子电压以减电流。绕线转子用外部电阻借比例推移，在降低起动电流的同时反而增大起动转矩。变频驱动在低频保持 V/f 平滑起动，从根本抑制起动电流。

自己来I(Y)I(Δ) = ?

Y 起动把相电压降到 1/√3，电流减到 1/3。

回到第一屏

电压不变、频率减半，磁通加倍并冲向饱和，因为定子电压为 V ≈ 4.44 f N1 Φ，故磁通 Φ ∝ V/f。所以变频调速时电压须随之降低，保持 V/f 恒定，即磁通恒定。于是可把转矩-转速曲线整体平移：额定以下恒转矩，以上恒功率。起动也是同一脉络。全压的大起动电流，用 Y-Δ 减到 1/3、用电抗器降压、用绕线电阻借比例推移、用变频在低频保持 V/f 来驯服。从旋转磁场起步的感应机故事，在此收束为一台懂得驾驭的机器。

起动与调速：转速 N = (1 - s)·120f/P 只由转差、频率、极数改变。变频最宽，但磁通 Φ ∝ V/f，须保持 V/f 恒定 以保磁通恒定(额定以下恒转矩，以上恒功率)。起动大电流以 Y-Δ(电流、转矩 1/3)、电抗器与起动补偿器、绕线电阻(比例推移)、变频器抑制。

收束 C 组

到此完成感应机。三相织出旋转磁场(C1)，转子追逐它却留有转差(C2)，该转差以 R2/s 一项收入等效电路(C3)，转矩画出转差之山(C4)，频率与电压移动这座山以驾驭起动与转速(C5)。下一组 D 是转子恰以同步转速旋转的同步机。我们转向这台零转差的机器如何产生转矩、为何还能调节功率因数。