液粘调速和电磁调速的比较

杜剑
靖江自来水公司

提要： 靖江自来水公司日供水能力10万吨，属于中小型供水系统。现在已在其原水车间采用液粘调速方式，虽然取得了明显的节能效果，但实际使用过程中还是反映出一些问题。鉴于这种情况，本文通过对液粘调速和电磁调速的一些比较，向大家推荐电磁调速更适合在中小型供水系统中应用。

引言：

　　在供水系统中，由于供水需求是一个时刻变化的变量，因此，需要经常对水泵出水量进行调节以满足用户的用水需求。对水泵出水量的调节，一般采用改变出水阀门的开启度和对机泵采用调速方式来改变供水压力和流量的大小。采用阀门调节水泵出水量效率低、能耗大，目前，大多数的供水系统已淘汰这种调节方式，而是结合自身的供水能力、供水特点采用各式各样的调速装置。电机的调速方式有很多种，但由于供水系统负载的特殊性一般采用液粘调速（机械调速）、电磁调速、串极调速、变频调速等方式。虽然变频调速是公认的最佳调速方式，但由于国内变频器的生产技术还不成熟，进口变频器的价格昂贵，因此这种调速方式只在少数几个经济实力雄厚的供水系统使用。液粘调速、电磁调速因其良好的性价比在中小型供水系统得到广泛使用。

一、

1、 原理
　　液粘调速器是根据牛顿内摩擦定律，利用液体粘性和油膜剪切作用原理发展起来的一种无级调速传动装置。由调速器主机油系统和控制器所组成，通过速度反馈实现闭环控制，可实现手动、自动或远距离控制。适用于大功率风机、水泵等递减扭矩机械的调速，具有很好的节能效果。
2、 主要特点
　　（1）优点：
　　1）在调速范围内可实现平稳无级调速，不同转向性能相同；
　　2）可获得无滑差高效率的直接传动，较其它一般调速方案效率提高3~5%；
　　3）可空载或轻载启动，降低电机启动电流，延长电机使用寿命；
　　4）可手动控制，还可自动控制，调速精度高；
　　5）结构紧凑、体积小、占地面积小，使用维护简单；
　　6）全封闭结构、噪声低。
　　（2）缺点：
　　NT系列液粘调速在实际使用中也存在着比较明显的缺点，调速性能对液粘油的质量依赖较大。实际工作中，液粘油经常出现浸水、跑漏等现象，影响了液粘油的质量，从而影响调速性能与精度；而且液粘油需循环水冷却，需定期添加或更换且价格较贵，这就加大了维护的工作量，增加了维护费用。并且，一般液粘调速只适合大功率电机的调速，使用范围相对狭窄。

二、 电磁调速

1、 原理
　　电磁调速器又称电磁转差离合器，主要由电枢与磁极两个旋转部分组成。电枢部分与调速异步电动机联接，是主动部分；磁极部分与异步电动机所拖动的负载联接，是从动部分，图（1）为电磁转差离合器的示意图。

　　电磁转差离合器结构有多种形式，但原理是相同的。图（1）中电枢部分可以装鼠笼绕组，也可以是整块铸钢。为整块铸钢时,可以看成是无数多根鼠笼条相联，其中流过的涡流便为鼠笼导条中的电流。磁极上装有励磁绕组由直流电流励磁，极数可多可少。
　　电磁转差离合器的电枢部分在异步电机运行时，随异步电动机转子同速旋转，转向设为顺时针方向，转速为n，如图（2）所示，若励磁绕组通入的励磁电流I_L=0，电枢与磁极二者之间既无电的联系，也无磁的联系，磁极及所联之负载不转动，这时负载相当于被“离开”。若励磁电流I_L≠0，则磁极有了磁性，磁极与电枢二者之间就有了磁的联系，由于电枢与磁极之间有相对运动，电枢鼠笼条要感应电动势，并产生电流，对着N极的导条电流流出纸面，对着S极的则流入纸面。电流在磁场中流过，受力f，使电枢受到逆时针方向的电磁转矩M，电枢由异步电动机拖着同速转动，M就是与异步电动机输出转矩相平衡的阻转矩。磁极则受到与电枢同样大小、相反方向的电磁转矩，也就是顺时针方向的电磁转矩M，在它的作用下，磁极部分以及负载便顺时针转动，转速为n’，此时负载相当于被“合上”。若异步电动机旋转方向为逆时针，通过电磁转差离合器的作用，负载转向也为逆时针，二者是一致的。显然，转差离合器电磁转矩M的产生，还有一个先决条件是电枢与磁极两部分之间有相对运动，因此，负载转速n’必定小于电动机转速n（若n’=n，则M=0），所谓转差离合器的“转差”指的就是这点。

　　电磁转差离合器原理与异步电动机很相似，但理想空载点的转速为异步电动机转速n而不是同步速n’。励磁电流I_L越大，磁场越强，改变I_L的大小好象改变异步电动机电源电压的大小一样：若转速相同，则I_c越大，电磁转矩M也越大；若转矩相同，则I_L越大，转速越高。电磁转差离合器的机械特性如图（3）所示。改变励磁电流I_L，就可以调节负载的转速。
2、电磁调速的优点
　　1) 在调速范围内可实现平衡的无级调速；
　　2) 空载起动，降低电机启动电流；
　　3) 控制方法灵活，可实现自动控制；
　　4) 节能效果明显(见表1)，价格低廉；
　　5) 体积小、操作方便；
　　6) 维护工作小，使用寿命长；
　　7) 适用范围广，即可用于高压大功率电机调速（如10 KV高压电机），又可用于低压小功率电机调速（如380 V搅拌机）。
　　8) 恒压精度高，可达±0.002MPa；
　　9) 设有最低速限制10%~80%可调，防止水泵反转。
3、电磁调速的缺点
　　从电磁调速的原理中不难发现，电磁调速电机与拖动电机的转速存在一个差率，永远不可能相等，因此，不能发挥电机的最高效率。而且，电磁调速一般只适合1000千瓦以下电机的调速。

结论：

　　我们不难得出：电磁调速在使用性能、维护性能、经济性能上都优于液粘调速，性价比更好，综合性能更高。

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作者：杜 剑
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