什么是晶闸管电动机?

[拼音]：jingzhaguan diandongji

[外文]：thyristor motor

由一套自控式变频器（包括把直流变成交流的逆变器，见电力变流器）和一台同步电机组成的电动机。又称可控硅电动机。它是同步电动机一种变频调速的特殊形式。晶闸管电动机虽然是用同步电动机产生转矩的，但其特性已与同步电动机大不相同。例如，同步电动机的转速必须与电源的频率保持严格的关系，但晶闸管电动机中的同步电动机是由总电源通过自控式变频器供电的。自控式变频器自动保证了供给同步电动机的交流电频率与电机转速的对应关系（见无刷直流电动机）。故电动机转速与总电源频率的对应关系已不存在。晶闸管电动机具有直流电机那样良好的调速特性，可简单地通过改变电机的输入电压或励磁电流对电机进行大范围的无级调速。由于这种电机没有换向器，甚至可以做成无接触式，所以晶闸管电动机又称无换向器电动机。晶闸管电动机系统简单，运行可靠，价格低廉，转速和容量范围很大，特别适宜于制成超高速、超低速和大容量的机组。它在大型鼓风机、水泵、轧钢机、球磨机、回转窑等的传动中占有重要地位，而且广泛用于大型抽水蓄能电站的机组起动（见抽水蓄能电机）。根据电源电流制的不同，晶闸管电动机分为直流晶闸管电动机和交流晶闸管电动机两种。

实际是大功率的无刷直流电动机，其逆变器由晶闸管组成。由于晶闸管没有自关断能力，故通常利用同步电动机的反电动势进行换流。图1b中所示为同步电动机反电动势的波形。假定在换流以前晶闸管A、Z导通，电流经由晶闸管A→a相绕组→c相绕组→晶闸管Z流通。当希望电流由晶闸管A转移到晶闸管B时，只要在ea＞eb的任何时刻，例如图1b中的s点，由转子位置检测器所产生的触发信号使晶闸管B导通即可，这时在两个导通的晶闸管A、B和电机a、b二相绕组中就会出现短路电流iSL，其方向如图1a中箭头所示。当短路电流iSL达到原来通过晶闸管A的负载电流Ia时，晶闸管A就会因流过的实际电流下降到零而关断，负载电流就全部转移到晶闸管B，从而完成a、b二相之间的换流。根据理论分析，要顺利完成换流，必须保证电机的输入相电流超前于相电压。这只有在同步电机里才有可能实现。因为异步电机磁化电流的关系，它的输入相电流滞后于相电压，不能满足上述利用反电动势换流的要求。利用反电动势换流的另一个问题是电机起动问题。当电机起动和低速运行时，电机的反电动势很小，甚至没有。此时，利用反电动势换流是不可能的。为解决晶闸管电机低速运行时的换流问题，实用上有二种办法：一种是采用电流断续法;另一种是采用交流晶闸管电机(交-交系统)，利用电源电压进行换流。所谓电流断续法换流，就是每当晶闸管需要换流的时刻，先设法把逆变器的输入电流下降到零，使逆变器的所有晶闸管均暂时关断;然后再给换流后应该导通的晶闸管加触发脉冲。于是在断流后重新通电时，电流将根据所加触发信号流经这些应该导通的晶闸管，实现从一相到另一相的换流。实现断流需要一定的时间，故电流断续法换流仅适用电机转速较低、频率较低的场合。当频率升高，反电动势增大时，就需要采用反电动势换流。

现代电源绝大多数是交流电。在交流电源供电的场合，一般是先把交流电经可控整流变成直流电，然后再馈电给晶闸管直流电机。这种系统称做晶闸管电机交-直-交系统。但是也可以不经过直流中间环节，直接用交-交变频器（见变频电路）把电源频率的交流电变成电机所需频率的交流电，以代替整流-逆变电路，构成交流晶闸管电机(图2)。这种系统又称无换向器电机交-交系统。交-交系统所用的半导体元件数量较多，耐压要求也比较高。但它的所有晶闸管元件都直接接于交流电源，可以利用电源电压交变出现电流为零的时刻关断晶闸管。其晶闸管换流可靠，不受输出频率的影响，具有良好的起动特性。尤其是在低速运行时，通过适当地控制变频器各晶闸管的触发相位，可使变频器的输出电压和电流波形比较接近于正弦波，从而显著减少低次谐波分量，降低电机的损耗，减少振动和噪声。交流晶闸管电机具有良好的低速特性。它特别适宜于用作牵引电机、大型轧钢电机等对起动转矩要求较高的场合。