机械英文文献翻译普通交流异步电动机变频调速的性能研究

外文资料(中文)普通交流异步电动机变频调速的性能研究在普通交流异步电动机的各种调速方式中，变频调速因其突出的性能，应用最为广泛，同时也是交流电动机调速技术最为活泼的研究领域。随着电力电子技术和控制理论的不断开展和完善，变频调速技术的性能还在不断提升，变频调速技术已成为我国企业节约能源、提高生产过程自动化、提高产品质量和改造传统产业的主要技术手段之一。变频调速是通过改变异步电动机定子的电源频率，以改变其同步转速，从而到达调节电动机转速的目的。但是，当电源频率改变时，会对交流异步电动机产生一系列的影响:损耗增加，效率下降:在工频以下，以恒转矩方式调速时，电动机的过载能力将会下降;在低频时电动机的散热能力变坏，电动机温度会过高等。由于电动机本身就是一个非线性、强祸合、多变量的对象，且更为严重的是，由于工作频率、温度和饱和效应的影响，定转子电阻、电感等参数在不同工况下变化明显。因而其动态建模非常困难，要从理论上准确的计算出电动机在不同频率和负载下的效率、温升、功率因数和临界转矩是十分困难的。所以，长期以来，在设计变频调速系统时，人们只是凭借经验来确定普通交流异步电动机变频调速的调速范围，而没有充分的理论依据。本文以普通交流异步电动机和变频器组成的调速系统为研究测试对象，以普通交流异步电动机T形等效电路为根底，计算分析在基频以下及恒压频比方式供电下频率改变时普通交流异步电动机的启动电流、转矩和其运行性能的变化情况，并重点研究了电动机在不同频率下的运行性能，通过电动机测试平台，定量的测试出电动机在频率改变时的各项性能数据，并与理论计算的结果进行比拟分析，在此根底上提出普通交流异步电动机变频调速的最正确调速范围，使电动机高效、长寿命运行，并为交流异步电动机变频调速系统的设计提供确定参数的依据。一、普通交流异步电动机变频调速的启动性能利用变频器实现软启动是变频器的优点之一，但是，有时会因为启动频率选择不当而导致启动转矩过小，或者启动电流过大，从而导致启动失败，因此，合理的选择变频调速系统的启动频率，寻找适宜的启动频率范围，从而改善系统的启动特性，是十分重要的。为此，我们分析计算了在不同频率和转矩提升电压下，电动机启动转矩和启动电流的变化规律，进而提出了确定能满足电动机启动转矩和启动电流要求的启动频率的方法。1.1变频调速时启动转矩的变化规律当转矩提升电压时，根据启动转矩方程，可求出，〔１－１〕令＝０，有：其中R－定转子电阻之和，X－定转子电抗之和，－电源频率所以当时，,当时，,。从而可知，当且时，为的增函数，而在时，为的减函数，而在时，取得最大值，不仅与有关，同时与和有关。下面我们以Yl00Ll-4如图(1-1)电动机为例，分析在不同转矩提升电压时，启动转矩的变化情况。如图(1-1)所示:从图中可以看出，当且比拟小时，启动转矩相对于启动频率的变化趋势是:当频率接近于零时，在理论上启动转矩非常高，启动转矩是启动频率的减函数，并到达一个极小值，这时对应的频率为在频率时，启动转矩为启动频率的增函数，一直上升到最大启动转矩，这时对应的频率为当启动频率大于且小于50HZ时，启动转矩为启动频率的减函数。当逐渐增大时，在理论上，当频率接近零时，启动转矩非常大。总体上，启动频率的变化趋势与较小时的情形大体相似，但是也有不同之处，其特点是，最小启动转矩快速上升，而且相应的启动频率变大，同时最大启动转矩也缓慢上升，而且相应的启动频率减小。当到达一定值(对Yl00Ll-4,当=30V)最小启动转矩上升已经超过了最大启动转矩，整个启动转矩为启动频率的单调递减函数，这时工频下的启动转矩最小。.2变频调速时启动电流的变化规律对启动电流求偏导数，有〔1-2〕从式〔1-2〕可知，分母;;固只要有〔其中，为电动机额定电压〕那么从而可以分析出，在,,并且电动机的参数满足的条件下，函数ｙ的值将始终大于零，所以也将大于零，这说明在该条件下，在零频至工频范围内，启动电流为启动频率的增函数。现在将Y100L1-4电动机参数代入，可得其启动电流的变化规律。1.3交流异步电动机起动频率范围确实定根据启动转矩与启动电流相对于转矩提升电压和启动频率的变化规律，启动频率范围应为同时满足电动机启动转矩要求和变频器对启动电流要求的启动频率范围。即:(1)从启动转矩与负载转矩的比值对于启动频率的曲线中找出数值大于1.2的频率范围。(2)从启动电流与额定电流之比值对应于启动频率的曲线中画出数值小于5的频率范围。〔3〕求出以上两局部的公共局部，既是所求的启动频率范围。现以Yl00Ll-4,=0时为例，来说明如何确定启动频率范围。假设在特定工况下Yl00Ll-4电动机的启动负载为4(n.m)，那么启动转矩应该大于4×1.2=4.8(n.m),Y100L1-4电动机的额定电流为5.0(A)，其启动电流应该小于1.5×5=7.5(A).那么从电动机的启动转矩特性曲线和启动电流特性曲线中可以找出启动转矩大于4.8(n.m)和启动电流小于7.5(A)的频率范围，两者的交集即为启动频率的范围。如图(3-6)所示，从图中可以看出，电动机的最正确启动频率范围为7~10〔HZ〕。