三相异步电动机的调速方法与特性(精)

由定子绕组展开图知： 只要改变一相绕组中一半元 件的电流方向即可改变磁极 对数。当T1、T2、T3外接三 相交流电源，而T4、T5、T6 对外断开时，电动机的定子 绕组接法为△，极对数为2P， 当T4、T5、T6外接三相交流 电源，而T1、T2、T3连接在 一起时，电动机定子绕组的 接法为YY，极对数为P，从 而实现调速，其控制电路图 如所示。
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当附加电动势的相位与转子电动势相位相反时， f 小于原来的电 为 E f 负值，使串电动势后的转子电流 I 2 流 I 2 ，则 Tem ＜ TL ， n , s , sE , I , T , ，直 到 T T 时，电动机在新的较低转速下稳定运行， 实现降速的调速。 当附加电动势的相位与转子电动势相位相同时， 为 E f 正值，使串电动势后的转子电流大于原来的电流， Tem ， T n , s , sE , I , T 直到 , T 时，电动 T 则 ＞ L 机在新的较高转速下稳定运行，实现升速的调速。 串级调速的调速性能比较好，但是附加电动势 的获取比较困难，故长期以来未得到推广。因此，这 里仅就其原理做简要介绍。
图 D/YY变级调速机械特性
5.5.2 变频调速
变频调速是改变电源频率从而使电动机的同步转速变化达到调 速的目的的。在一般情况下，电动机的转差率s很小，所以可以近 似地认为n∝n1∝f1，为使电动机得到充分利用，通常希望气隙磁通 维持不变，从电动势公式 U1 E1 4.44 f1N1kw1m知，若要维 m 持为常数， U f （“ 常数 ' ”表示变频后 则U1必须随频率的变化成正比变化，即 U f1 的量）。另一方面，为保证电动机的稳定运行，希望变频调速时， 电动机的过载能力不变。在忽略铁磁饱和的影响并略去定子电阻时， 2 有 U1
所谓变极调速，就是通 过改变电动机定子绕组的接 线，改变电动机的磁极对数， 从而达到调速的目的。变极 调速方法一般适于笼型异步 电动机。因为笼型异步电动 机转子绕组本身没有固定的 极对数，能自动地与定子绕 组相适应。 变极调速的电动机往往 被称为多极电动机，其定子 绕组的接线方式很多，其中 常见的一种是角接/双星接， 即△/YY，如图所示。 图变极调速定子接线图
1 1 1 N 1 1 N
N N 1 1 1
1
1 1
N N
1 1
1 1
1 1
1
1
1
5.5.3 改变转差率调速
改变转差率的方法主要有三 种：定子调压调速、转子电路串电 阻调速和串级调速。下面分别介绍。 1．定子调压调速 图为定子调压的机械特性曲线， 由图可知对恒转矩负载而言，其调 速范围很窄，实用价值不大，但对 于通风机负载而言，其负载转矩TL 随转速的变化而变化，如图中虚线 所示。可见其调速范围很宽，所以 目前大多数的风扇采用此法。 但是这种调速方法在电动机转 速较低时，转子电阻上的损耗较大， 使电动机发热较严重，所以这种调 速方法一般不宜在低速下长时间运 图 行。
定子调压调速 机械特性曲线
2．转子串接电阻调速 该方法仅适用于绕线形异步 电动机，其机械特性如图所示。 图中曲线是一束电源电压不变， 而转子电路所串电阻值不同的机 械特性曲线。从图中不难看出， 当串入电阻越大时，稳定运行速 度越低，且稳定性也越差。 转子串电阻调速的优点是方 法简单，设备投资不高，工作可 靠。但调速范围不大，稳定较差， 平滑性也不是很好，调速的能耗 比较大。在对调速性能要求不高 的地方得到广泛的应用，如运输、 起重机械等。 图 转子电路串接电阻改变转 差率调速的机械特性
3．串级调速 所谓串级调速就是在绕线异步电动机的转子电路 中引入一个附加电动势Ef来调节电动机的转速，这种 方法仅适于绕线异步电动机。 由异步电动机的等值电路可以求得
I2 sE2 ( sX 2 )2 R2
2
串级调速时
I2
Ef sE2 ( sX 2 )2 R2
5.5 三相异步电动机的调速
由 可知，若要改变异步电动机的转速，可以有 以下三种方法： （1）改变电动机的磁极对数p。 （2）改变电动机的电源频率f1。 （3）改变电动机的转差率s。 下面对各种调速方法的原理及特点做一简单 介绍。
60 f1 n n1 (1 s ) (1 s ) p
5.5.1 变极调速
1 1 1
m C
f1 TN
2
其中 所以要求 即
C
m1 p 常数 8 L1 L2
2
U1 U1 2 2 f1 TN f1 TN
2 2
f1 TN U1 U1 f1 TN
（ 1 ） 对 恒 定 转 矩 负 载 而 言 ， 因 为 TN TN ， 所 U f T 以 U f T f ，既保证了电动机的过载能力，又满足了 m 为 f 常数的要求，这说明变频调速特别适合于恒转矩负载。 T f n P T n T n 常数 N N N T n f （2）对恒定功率负载而言，因为 即 ， U U f T f f f 常数 所以 U 时，则电动机过载能力不变， f T f f f ，说明当 f U 常数 m m 但 将发生变化。当 时，则 保持不变，但过载能力发生 f 变化。 变频调速的主要优点是调速范围宽，静差率小，稳定性好， 平滑性好能实现无级调速，能适应各种负载，效率较高，但它 需要一套专门的变频电源，控制系统较复杂，成本较高，是交 流电动机调速发展的主要方向。
△/YY变极调速控制原理图
其工作情况为：合上刀开 关QS后，当KM3闭合而KM1、 KM2断开时，电动机定子绕组 为D接法，电动机低速启动。当 KM3断开，而KM2、KM1闭合 时，电动机的定子绕组接成YY， 电动机高速运行。△/YY接法的 调速方式适用于恒功率负载， 其机械特性如图4.25所示。 由机械特性知，变极调速 时电动机的转速几乎是成倍的 变化，因此调速的平滑性差， 但是稳定性较好，特别是低速 启动转矩大。