三相异步电动机的变极调速控制

SB3常闭触头 先断开，切断 KM1线圈电路
SB2常开触头 后闭合
KM1自锁触头复位断开
KM1主触 头断开
电动机因惯 性继续旋转
KM1互锁触头复位闭合
KM2、KM3 线圈都得电
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
2）高速运转
需要高速运转时，也需要先按下低速启动按钮SB2，把定子 绕组接成△，让电动机低速启动。 启动结束，再按下高速启动按钮SB3，把定子绕组换接成YY， 实现电动机高速运行。
KT常开延时闭合
KM1失电 拆除△接线，切除电动机正序电源
定子绕组尾端接反序电源
KM2得电 KM3得电
电动机YY连接， 定子绕组首端 高速运转 短接于一点
变极调速安装接线注意事项： 1）正确识别电动机定子绕组的9个接线端子。 2）交换任意两相电源的相序。
2）按钮控制的双速电动机变极调速
注意控制电路的线号
三、变极调速原理
把定子每相绕组都看成两个完全对称的“半相绕组”。
以U相为例，设相电流从绕组的头部U1流进，尾部U2流出。 当U相两个“半相绕组”头尾相串联时（顺串），根据右手 螺旋法则，可判断出定子绕组产生4极磁场。 若U相两个“半相绕组” 尾尾相串联（反串）或者头尾相并 联（反并），定子绕组产生2极磁场。
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
1）低速运转
需要低速运转时，按下低速启动按钮SB2，把定子绕组接成 △，让电动机低速启动，并连续运转。
合上QS，M3线圈电路
SB2常开触头后 闭合，KM1线圈
通电
KM1电气互锁触头断开， 对KM2、KM3互锁
KM1主触 头闭合
相关知识——三相异步电动机的电气调速
• 什么叫恒转矩调速？
电动机在电气调速时，无 论转速是高还是低，当电 动机的电流保持不变时， 转子上所获得的电磁转矩 不变，就是恒转矩调速。
• 什么叫恒功率调速？
电动机在电气调速时，无 论转速是高还是低，当电 动机的电流保持不变时， 转轴上输出的功率不变， 就是恒功率调速。
低速档：KM1主触头闭合， KM2、KM3主触头断开， △接线。
高速档：KM1主触头断开， KM2、KM3主触头闭合， 1、2、3对应定子绕组首端U1、V1、W1， YY接线。 4、5、6对应中间端子U3、V3、W3。
切记：为保证变极调速之后电动机的转向不变， 变极的同时必须改变定子绕组任意两相的电源相序！
绕线型异步电动机的转子极数是固定的，不会随定子磁场 极数的改变而改变，变极调速时还要改接转子。
因此，变极调速通常只用于三相笼型异步电动机。
一、改变定子磁极对数的方法
1.在定子铁心上，安装两个具有不同极数的定子绕组。 2.改变定子绕组的连接方式。
1）Y/YY变极调速 2）△/YY变极调速
能进行变极调速的电动机称为多速电动机，其中以 双速笼型异步电动机最为常见。 双速笼型异步电动机定子上只装有一套绕组，通过 改变定子绕组的连接方式来改变定子旋转磁场的磁 极对数。
二、变极调速的转向问题
在电动机定子所构成的圆周上，电角度是机械角度的p 倍，p改变必然引起定子绕组空间相序的改变，即：变 极的同时，定子旋转磁场的方向会跟着改变，转子的 转向也随之改变。
结论： 三相异步电动机变极调速时，不管采用的是哪种方式， 只要磁极对数p发生改变，就必须同时改变接入三相定 子绕组的任意两相电源的相序，以确保变极前后电动 机的转速改变而转向保持不变。
五、△/YY变极调速
a) △接线，顺串2p=4
b)YY接线，反并2p=2
三相笼型异步电动机△/YY变极接线图
△连接：三个中间端子悬空，三相绕组的首端和尾端顺次相 连之后再接三相电源，构成顺串，定子绕组磁极数为4。
YY连接：三相绕组的首端和尾端都短接到同一点，三个中间 端子接三相电源，构成反并，定子绕组磁极数为2。
应用：
1）用于对调速要求不高，且无需平滑调速的场合。 2）Y/YY变极调速用于起重电葫芦、电梯、运输传送带等； △/YY变极调速用于各种机床的粗加工和精加工。 3）多用于机械和电气联合调速。
八、双速电动机变极调速控制
1.时间原则控制的双速电动机变极调速
△/YY 换接，4/2极调速 手动开关SA有低速、高速、 停止3个档位。
2）按钮控制的双速电动机变极调速
注意控制电路的线号
控制电路：
按下低速启动按钮SB2， KM1得电、KM2和KM3 不得电，定子绕组接成 △，电动机低速启动低 速运转。
需要高速运转时，也要先按下低速启动按钮SB2，让定子绕 组接成△，电动机低速启动。然后，再按下高速启动按钮 SB3，把定子绕组换接成YY，电动机高速运转。
定子绕组△ 连接，电动 机低速启动
KM1自锁触头闭合
电动机低速 连续运转
●按钮控制的双速电动机变极调速工作过程
2）高速运转
需要高速运转时，也需要先按下低速启动按钮SB2，把定子 绕组接成△，让电动机低速启动。 启动结束，再按下高速启动按钮SB3，把定子绕组换接成YY， 实现电动机高速运行。
低速启动 完成后， 按下SB3
六、电动机变极调速的机械特性
1.Y/YY变极调速
TL
三相笼型异步电动机Y/YY变极调速的机械特性
Y/YY变极调速时，YY连接时的最大转矩和启动转矩都增 加为Y连接时的2倍，过载能力和启动能力都增大一倍，临 界转差率不变。
结论：Y/YY变极调速，极数减少一半，转速和输出功率都 增大一倍，输出转矩基本不变，属于恒转矩调速。
三相笼型异步电动机变极原理 a)顺串2p=4 b)反串2p=2 c)反并2p=2
三、变极调速原理
三相笼型异步电动机变极原理 a)顺串2p=4 b)反串2p=2 c)反并2p=2
结论： 将每一相定子绕组都看成两个完全对称的“半相绕组”， 只要使每相定子绕组任一个“半相绕组”中的电流反向， 就能让电动机定子绕组产生的磁场的极对数增加一倍 （顺串），或者减少一半（反串或反并）。
六、电动机变极调速的机械特性
2.△/YY变极调速
TL
三相笼型异步电动机△/YY变极调速的机械特性
△/YY变极调速时，YY连接的最大转矩Tm和启动转矩Tst都 降为△连接的2/3，过载能力和启动能力都减小，临界转差 率sm不变。
由于△接线时启动转矩大，因而在需要高速运转时，要采 用△接线低速启动，再切换到YY接线实现高速运转。
四、Y/YY变极调速
a)Y接线，顺串2p=4
b)YY接线，反并2p=2
三相笼型异步电动机Y/YY变极接线图
Y连接：三个首端U1、V1、W1接三相电源，三个尾端U2、V2、 W2短接到一点，三个中间端子U3、V3、W3悬空，构成顺串， 定子绕组磁极数为4。
YY连接：三相绕组的首端和尾端都短接到同一点，三个中 间端子接三相电源，构成反并，定子绕组磁极数为2。
KM2电气互锁触头断开，对KM1互锁
KM2线圈通电 KM3线圈通电
KM1自锁触头闭合
KM2主触头闭合
定子绕组中间 端子接通电源
KM3电气互锁触头断开，对KM1互锁
KM3主触头闭合
定子绕组首尾6 个端子接到一点
KM1自锁触头闭合
电
动
机
定子绕组 YY形接线
高 速 连
续
运
转
九、拓展训练
分析如下接线示意图，判断图中电动机能实现何种控制， 画出对应的电气原理图。
相关知识——三相异步电动机的电气调速
1.三相异步电动机的转速公式
n为电动机的转速； n1为旋转磁场的转速，即同步转速； f1为电动机的定子绕组供电频率； p为电动机的磁极对数； s为电动机的转差率。
2.三相异步电动机的三种基本调速方法
1）改变定子极对数p调速，即变极调速。 2）改变电源频率f1调速，即变频调速。 3）改变转差率s调速，即变转差率调速。
一、变极调速的定义
改变三相异步电动机定子磁场的磁极对数p，使同步 转速n1改变，从而达到调速目的。
因为只有当电动机的定子极数和转子极数相等时，才能产 生平均电磁转矩，电动机才能正常运转，所以在改变定子 的极数时，也必须同时改变转子的极数。
笼型异步电动机的转子极数由定子磁场的极数所决定，能 自动与定子极数相适应，变极调速时无需再改接转子。
●时间原则控制的双速电动机变极调速工作过程
低速运行控制：
合上QS，SA 扳到低速位
KM1得电
电气互锁断开， KM2、KM3线圈不得电
U1、VI、W1接三相电源
电动机△连接， 低速启动并连续运转
高速运行控制：
瞬动立即动作
合上QS， KT
KM1得电 定子绕组△连接，接入正序电低速启动
SA扳到 高速位
得 KT常闭延时断开 电
结论：△/YY变极调速时，极数减半，转速增加一倍，输出转 矩近似减小一半，输出功率近似保持不变，属恒功率调速。
七、变极调速的特点及应用
优点：
设备简单，操作方便，成本低，效率高，机械特性硬，运行 可靠。
缺点：
1）一般可得到两级速度、三级速度，最多是四级速度，可调 的速度只有有限的几档。 2）转速只能成倍地变化，为有级调速。 3）多速电动机体积大，价格贵。
参考答案： 能实现双速电动机的调速控制
主电路：
当KM1主触头闭合、 KM2和KM3主触头断开 时，定子绕组△连接： 三相首尾顺次连接之后， 首端U1、V1、W1通过 KM1主触头接电源，中间 端子U3、V3、W3悬空。
当KM1主触头断开、KM2和KM3主触头闭合时，定子绕组 YY连接：中间端子U3、V3、W3通过KM2主触头接电源； 首端U1、V1、W1和尾端由KM3主触头接在一起。