三相异步电动机调速控制电路

1）变极调速原理
• 利用这种方法调速时，定子绕组要特殊设计，与 普通电动机的绕组不同，要求绕组可用改变外部接线 的办法来改变极对数。改变定子绕组极对数的方法是 将一相绕组中一半线圈的电流方向反过来。
图.1变极调速原理
A1
· · X2
SN NS
X1 i
A1 X1
i
A2 X2
A2
P=2 串联
A1
X2
2）双速电动机的接线
• 当4、5、6端接三相电源，而1、2、3端短接时，双速电动机 的定子绕组接成双星形（YY形），每相绕组的两个线圈并联 连接，电流方向相反，形成两极旋转磁场，双速电动机高速 运行。
三相异步电动机的调速
低速
高速
图2.双速电动机高低速控制线路
• 图为双速电动机高低速控制线路。若KM1接触器通 电，则双速电动机接成三角形，低速运转。若KM1断电， KM2、KM3接通，则双速电动机接成双星形，高速运转。 需要低速运行时，按下低速起动按钮SB2，KM1通电并自 锁，则双速电动机接成三角形低速运转。若需换为高速 运转时，可直接按下高速起动按钮SB3使KM1断电，同时 KM2、KM3线圈通电自锁，双速电动机接成双星形高速 运转。按下SB1，双速电动机停止。
定子三相绕组通入三相交流电
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A
Y
Z
F
旋转磁场 方向:顺时针
切割转子导体 Blv
右手定则
CF
B
X
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
异步电动机中，旋转磁场代替 了旋转磁极
(•)电流出
V2 W1
U1 W2
i I sin t
U1
m
i I sin t 120
→
电流每秒钟变化 50 周 →
电流每分钟变化 (50×60) 周→
圈 p = 2 时：
电流变化一周
→
电流每秒钟变化 50 周 →
电流每分钟变化 (25×60) 周→
圈
旋转磁场转一圈 旋转磁场转 50 圈 旋转磁场转 3000
旋转磁场转半圈 旋转磁场转 25 圈 旋转磁场转 1500
p 为任意值时：
U1
V2
W2
W1
V1
U2
以 Y 型接法为例，将 每相绕组都改用两个线圈 串联组成。
i1
U
1
U3 U2
U4 V4
i3
W2
W4 W3
W1
V3 V2
V1
i2
三相绕组
按下图放入定子
槽内。
形成的磁场则是
两对磁极。
即 p=2
V4
U1 W4
W3
V1
U4
U2
V3
W1
W2 U3
V2
四极旋转磁场
p = 1 时：
电流变化一周
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
例1：一台三相异步电动机，其额定转速
n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。
解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转
速的关系可知：n0=1000 r/min , 即 p=3 额定转差率为
V2
U1 W2
W1
V1
U2
t 180
旋转磁场转速 n0 — 同步转速 如何改变旋转磁场的转速？
▲ 极对数（p）的概念：
以 Y 型接法为例，当每相 绕组只有一个线圈时，按右图 放入定子槽内，合成的旋转磁 场只有一对磁极，则极对数为 1。
即 p=1
i1
i3 W1 i2
U1
W2 U2 V2 V1
三相异步电动机的基本工作原理
1. 旋转磁场
（1）旋转磁场的产生
旋转磁场由三相电流通过三相对称绕组产生。
对称：三相对称负载 空间对称分布
三相异步电动机的基本工作原理
转子：在旋转磁场作用 下，产生感应电 动势或电流。
三相定子绕组： 产生旋转磁场
定子绕组 （三相）
U1
V2
定子
W2
W1
V1
转子
U2
电动机的转动原理
三相异步电动机的同步转速
n0

60 f
p
(r / min）
f = 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下:
同步转速
p
1
2
3
4
5
6
n0/(r/min) 3000 1500 1000 750 600 500
转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转 磁场的转速相等，即
2.变转差率调速
调速过程中保持电动机同步转速不变，改变转差 率s来进行调速。其中有降低定子电压、在绕线型异步 电动机转子回路中串入电阻或串附加电动势等方法调 速。这种调速方法也能平滑地调节电动机的转速，但 能耗较大，效率低，目前，主要应用在起重设备中。
3.变极调速
• 变极调速只适用于鼠笼式异步电动机，它通过改 变定子绕组的接线以改变磁极对数，从而实现调速。 由于磁极对数只能成倍变化，所以该方法不能实现无 极调速。目前已生产的变极调速电动机有双速、三速 等多速电动机。变极调速方式虽然转速的平滑性差， 但它经济、简单，且机械特性硬，稳定性好，因而在 金属切削机床中经常应用。为了扩大调速范围，常与 减速齿轮箱配合调速。
异步电动机
如果: n n0
转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条 无转子电动势和转子电流 无转矩 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
转差率s
s


n0 n0
n
100
%
转子转速亦可由转差率求得
· N
S
X1
·
A1 X1
•
•A2 X2
A2
i
i
P=1
并联
采用变极调速方法的电动机称作多速电机， 由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对 调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床 等机床上。
2）双速电动机的接线
• 将1、2、3端接三相电源，而4、5、6端悬空时，双速电 动机的定子绕组接成三角形（Δ形），每相绕组的两个线 圈串联连接，电流方向相同，形成四极旋转磁场，双速 电动机低速运行。
V1
m
i I sin t 240
W1
m
V1
iU iV iW
Im
U2
t
()电流入
三相对称绕组通入三相对称电流就形成 -------------旋转磁场
iU iV iW
Im
t
n0 60
U1
V2
W2
N
W1 S
V1
U2
t 60
n0 A
V2
W2
W1
V1
U2
t 120
n0
• 注意：变极时，电机旋转磁场的旋转方向会改变，要使 电动机仍保持变极前的转向，在变极的同时就要改变电 源的相序。
接触器控制双速电动机的电路图
按钮和时间继电器控制双速电动机电路图
三相异步电动机的调速
调速的方法：
由此可见要改变电动机的转速，有三种方法： (1)变频调速 (2)变转差率调速 (3)变极调速
1.变频调速
• 近年来，交流变频调速在国内外发展非常迅速。 由于晶闸管变流技术的日趋成熟和可靠，变频调速在 生产实际中应用非常普遍，它打破了直流拖动在调速 领域中的统治地位。 交流变频调速需要有一套专门的 变频设备，所以价格较高。但由于其调速范围大，平 滑性好，适应面广，能做到无级调速，因此它的应用 将日益广泛。
三相异步电动机 调速控制电路
三相异步电动机的调速
机械调速 齿轮箱
三相异步电动机的调速
电气调速 要求对双速电动机可以高速运转，也可以低速运转，高低速 之间可以直接相互转换。

定子

定子铁心 定子绕组

转子

转子铁心 转子绕组：绕线型绕组、鼠笼型绕组


其它部分：机座、端盖、轴承、轴承盖、接线盒、风扇、吊环