電機啟動控制
三相異步電機啟動方式包括:全電壓直接啟動、降壓啟動、增加轉子回路電阻啟動。
對于降壓啟動,主要包括:自耦變壓器啟動、星-三角變化啟動、變電壓啟動。異步電機啟動時,轉子處于靜止狀态,其轉差率s=1。此時,T型等效電路的轉子側阻值很低,因此啟動電流的大小較大,通過降壓啟動可以降低啟動電流。由于異步電機的啟動轉矩與電壓平方成正比,因此對于降壓啟動需要保證電機具有一定的啟動能力。
增加轉子回路啟動的方法适用于繞線式轉子、深槽轉子及雙籠式轉子。對于鼠龍式轉子無法使用該方法。
增加異步電機轉子電阻時,電機的最大轉矩将不會受到影響,但最大轉矩的出現點将發生移動,電機轉矩-轉差率曲線将沿轉差率軸壓縮。由于電機曲線關于轉差率呈現先上升後下降的趨勢,因此電機的啟動轉矩将增大。但其數值受電機最大轉矩的影響。
單相異步電機的啟動方式包括:電容啟動、電阻啟動、PTC啟動等、罩極啟動等。
由于感應電機單相繞組在轉子靜止時,無法産生旋轉磁勢,因此隻有單相繞組的異步電機無法自啟動。對此,需要在單相異步電機上安裝有于主繞組成90°的輔助繞組。該繞組主要用于電機的啟動,當電機啟動完成後可以切斷該繞組或用于電機的運轉。
為了使電機産生旋轉磁勢,就必須使電機繞組在轉子靜止時能夠産生旋轉磁勢。為此,需要有在空間上互成90°的兩個繞組,并通入相位上互差90°的電流。由于電機繞組成感性、因此可以利用電容和電阻使2個繞組互成90°。PTC啟動,是使用PTC電阻,當電機運轉到一定速度後,電機的溫度将升高,此時PTC電阻達到劇裡溫度,電阻自動切斷。
同步電機由于轉子以同步速旋轉,不存在轉差率。當轉子的速度與同步速相差較大時,将産生失步現象,因此無法自啟動。同步電機的啟動方式包括:變頻啟動、異步電機帶動啟動、線性電機自啟動。
對于變頻啟動,通常設定啟動電壓頻率的變化率,當電機運轉到額定轉速的60至80後,向電機加入額定頻率,直接帶入同步。異步電機帶動啟動類似。對于線性電機,其轉子結構為永磁體+鼠籠。鼠籠用于啟動過程。當電機運轉至同步速後,鼠籠不再産生電磁轉矩。
電機運轉及調速控制
電機調速方法包括:串電阻調速、變頻調速、變極調速及矢量控制、直接轉矩控制等。
串電阻調速主要用于異步電機。調速範圍受到電機最大轉矩限制。
變頻調速适用于感應電機。通過調節同步速達到調速的目的。
變極調速通過改變電機極數,産生1/2、1/3...的轉速。
矢量控制技術是由德國學者Blaschke在1971年提出的。通過對電機的勵磁繞組和電樞繞組解耦,使控制感應電機與控制直流電機一樣。通過分别調節電機勵磁與電樞電流的大小,來控制電機的轉矩、轉速、反電動勢等。
直接轉矩控制由德國學者Depenbrock于1985年提出。它直接控制定子磁鍊空間矢量和電磁轉矩,具有快速響應的能力。