交流變極調速(AC motor speed control by pole-changing)是指改變交流電動機定子繞組極對數實現交流電動機調速的技術。在供電頻率不變的情況下，交流電機的同步轉速與極對數成反比，改變繞組極對數，就能改變電機的轉速。雖然變極調速只能是有級調速，但由於其運行操作簡單，使它普遍用在車、銑、磨、鑽床以及風機、水泵等設備上；抽水蓄能電站用的同步發電機-電動機、水頭在大範圍內變動的水輪發電機或抽水用的同步電動機也常採用變極調速。
基本介紹
- 中文名：交流變極調速
- 外文名：AC motor speed control by pole-changing
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 屬性：電動機調速的技術
簡介,交流變極調速的方法分類,雙繞組變極調速,單繞組變極調速,單、雙繞組混合變極調速,
簡介
交流變極調速(AC motor speed control by pole-changing)是指改變交流電動機定子繞組極對數實現交流電動機調速的技術。在供電頻率不變的情況下，交流電機的同步轉速與極對數成反比，改變繞組極對數，就能改變電機的轉速。雖然變極調速只能是有級調速，但由於其運行操作簡單，使它普遍用在車、銑、磨、鑽床以及風機、水泵等設備上；抽水蓄能電站用的同步發電機-電動機、水頭在大範圍內變動的水輪發電機或抽水用的同步電動機也常採用變極調速。
交流變極調速的方法分類
交流變極調速的方法有：雙繞組變極調速，單繞組變極調速，單、雙繞組混合變極調速三種。
雙繞組變極調速
定子槽內放置兩套不同極對數的獨立繞組，不同極對數對應不同的同步轉速。當電機由一套繞組切換至另一套繞組運行時，其轉速發生相應地變化。雙繞組變極調速可以套用正常分布的兩套繞組，接線簡單、跨接線很少。但這種方法會使電機的體積增大，用料增多，成本提高。為安置兩套繞組，勢必要增加槽深，引起定子漏抗加大，降低了感應電動機的過載能力和同步電動機的動態穩定性，因此很少採用。
單繞組變極調速
定子槽內放置一套定子繞組，改變該套繞組的連線方法可實現極對數的變更，從而達到運行在不同速度的目的。這種方法可以實現倍極比變極調速。倍極比變極調速時，是將少極數繞組設計為正規的60°相帶繞組，改變部分線圈的電流方向以得到多極數繞組。圖1中所示為2:1變速電機的接線原理，其中線圈A2X2在多極時改變了電流方向。非倍極比變極調速原理可以用極幅調製PAM加以解釋，這是1958年英國的羅韋利夫教授提出的變極原理。以8極電機變為10極為例，原定子繞組磁通勢為8極磁通勢波，現用幅值為1的兩極矩形波調製，正半波調製後即為原磁通勢波，負半波調製後即將原磁通勢波反向，這意味著將該相繞組的一半(對應於負半波調製部分)反接，故稱反向法變極。根據傅氏級數將調製後的磁通勢波進行分解，主要包含有10極和6極的磁通勢波。由於三相調製波系互差120°的兩極波，調製後的三相6極磁通勢波在空間上則同相位，且各相磁通勢波在時間上又互差120°電角度，因而合成的6極磁通勢將為零，使調製後的定子磁通勢變成了10極磁通勢波，從而達到非倍數比變極調速。在實現單繞組變極時，甚至可以打破原來三相的界限，把各線圈重新組合為新的三相，即採用換相法變極。這些變極調速方法的實現，大大降低了調速電機的尺寸和成本。單繞組多速感應電動機的轉子，一般都是籠型的，其轉子極數能自動地與定子極數一致。單繞組變極調速還可做成三速甚至四速的，如極數為8/4/2, 8/6/4. 1018/6/4和12/8/6/4等的變速電機。
圖1單、雙繞組混合變極調速
定子槽內放置兩套不同極對數的獨立繞組，而每套繞組又可以有不同的連線，得到不同的極對數。每個極對數對應一個同步轉速，從而實現多種速度的改變。這種變極方法綜合廠前兩種方法，容易實現多極調速，但其複雜性將超過前述任一種方法。
變極調速系統由變極電機和其繞組的切換開關組成。在選用變極電機時，應當注意不同極數下的額定轉矩和額定輸出功率有所區別。假定轉子額定電流不變且忽略變極前後轉子繞組的功率因數的變化時，額定轉矩與氣隙磁密成正比，額定輸出功率將與氣隙磁密成正比而與極對數成反比。即不同變極方式對轉矩和功率影響很大，應根據負載需要選擇合適的變極電機，變極後功率變化不大的電機，適合於帶恆功率負載，如拖動金屬切削工具機;變極後轉矩變化不大的電機，宜子帶恆轉矩負載，如起重機、運輸帶等機械。
