变频调速出现的新问题

    1．异步电动机的能量传递过程

    图1-24a是异步电动机的拖动系统；图b是异步电动机的能量传递关系，具体说明如下：

    图1-24    异步电动机的能量传递过程

   a)异步电动机拖动系统b）能量传递过程

   (1)输入功率。三相交流异步电动机的输入功率就是从电源吸取的电功率，用P1表示，计算公式如下：

   P1=√3ULI1cosφ1               (1-17)

式中PL-输入功率(kW)；

   UL-电源线电压(V)；

   I1-电动机的相电流(A)；

   cosφ1-定子绕组的功率因数。

   (2)电磁功率。定子输入功率中减去定子绕组的铜损PCu1和定子铁心的铁损PFc1后，将全部转换成传输给转子的电磁功率PM，计算公式如下：

   PM=3E1I1cosφ1    (1-18)

式中PM-电磁功率(kW)；

   E1-定子每相绕组的反电动势(V)。

   (3)输出功率。电动机的输出功率就是轴上的机械功率，其大小由下式计算：

        (1-19)

式中P2-电动机的输出功率(kW)；

   TM-电动机轴上的电磁转矩(N·m)；

   nM-电动机的转速(r/min)。

    2．变频调速出现的新问题

    当电动机的工作频率fx下降时，各部分功率的变化情形如下：

   (1)输入功率。在式(1-17)中．与输入功率P1有关的各因子中，除cosφ1略有变化外，都和fx没有直接关系。因此可以认为，fx下降时，P1基本不变。

   (2)输出功率。由于在等速运行时，电动机的电磁转矩TM总是和负载转矩相平衡的。所以，在负载转矩不变的情况下，TM也不变。而输出轴上的转速nX必将随fx下降而下降，由式(1-19)知，输出功率_P2随fx的下降而下降。

   (3)电磁功率。由图1-25可以看出，当输入功率P1不变而输出功率P2减小时，传递能量的电磁功率PM必增大。这意味着主磁通Φ1也必增大，并导致磁路饱和。

    图1-25    变频出现的新问题

    这是异步电动机在电流频率下降时出现的一个特殊问题。

    3．磁路饱和的结果

   (1)磁化曲线。在电动机的磁路里，磁通Φ的大小和励磁电流I0的关系，称为磁化曲线，如图1-26所示。其特点是：

    图1-26    励磁电流的波形

   a)磁路未饱和b）磁路饱和

    在开始阶段，Φ与I0基本上成线性关系，但当Φ增大到一定程度时，磁路将饱和。这时，励磁电流I0再增大，磁通Φ将增加得很少。

   (2)励磁电流的波形。当磁路未饱和时，励磁过程在磁化曲线的线性段进行，励磁电流的波形如图a所示。图中，曲线①是磁化曲线；曲线②是励磁电流的波形。

    当磁路饱和时，其励磁电流的波形如图b中之曲线③所示。由图知，励磁电流的波形将发生严重的畸变，是一个峰值很高的尖峰波。即使磁通增加不多，励磁电流的峰值也会增加得很大。

    所以，在进行变频调速时，有一个十分重要的要求，就是磁通Φ1必须保持基本不变：

    Φ1≈const