三相异步电动机的变极调速
合集下载
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？
电气控制与PLC技术-三相异步电动机的调速运行控制
1、继电器－接触器控制电路原理图
2、工作原理
按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合 ，电动机作Δ联接低速运转，同时中间继电 器KA线圈通电并自锁，保证了KM1的长期 得电和时间继电器KT的线圈得电吸合； KT经延时，其动断触头断开，切断KM1， 其动合触头闭合，KM2、KM3线圈得电吸 合，电动机作双Y联接高速运转。
任务8：三相异步电动机的调速运行控制
三、三相双速异步电动机变极调速运行的PLC控制（续）
（二）课上讲解
1、将三相双速异步电动机变极调速运行的继电器-接触器控制电路改造为用PLC控制 ，其输入/输出是如何分配的？
电气 符号
输入
输入 端子
功能
电气 符号
输出
输出 端子
功能
任务8：三相异步电动机的调速运行控制
三相双速异步电动机变极调速运行的继电器-接触器控制电路原理图
任三相双速异步电动机变极调速运行的继电器-接触器控制（续）
（一）课上问题（续）
1、简述三相双速异步电动机变极调速运行继电器-接触器控制电路工作原理。（续）
a)
b)
三相双速异步电动机联结方式分解示意图
a)分解前 b)分解后
任务8：三相异步电动机的调速运行控制
六、知识拓展
1、三速电动机的控制
三速电动机通过改变绕组的组合 方式而得到不同的磁极对数。按下起 动按钮SB1，KM1和KM2的线圈得电 吸合并自锁，电动机作Δ联接低速运转； 按下SB2，KM1和KM2的线圈失电释 放，低速运转停止，而KM3线圈得电 吸合并自锁，电动机作Y联接中速运转， 时间继电器KT线圈得电；经延时， KM3线圈失电释放，中速运转停止， 而KM4和KM5线圈得电吸合并自锁， 电动机作双Y联接高速运转。
三相异步电动机的变极调速
三相异步电动机的工作过程
励磁过程
电源向定子绕组输入三相 交流电，产生旋转磁场。
感应过程
转子在旋转磁场的作用下 产生感应电流。
电磁转矩形成
感应电流与旋转磁场相互 作用，产生电磁转矩，驱 动转子旋转。
三相异步电动机的转动原理
磁场旋转
转速调节
三相交流电在定子绕组中产生旋转磁 场，磁场以同步转速n0旋转。
详细描述
在三相异步电动机中，绕组的连接方式可以通过改变接线端子的连接顺序或使用不同的 连接方式（如星形或三角形连接）来实现。通过改变绕组的连接方式，可以改变电动机 的极数和转速。这种方法可以在不停机的状态下进行，但需要专业的技术人员进行操作，
且可能影响电动机的性能和寿命。
改变电源频率
总结词
改变电源频率是一种先进的变极调速方法，通过调节电源的频率，可以精确控制电动机的转速。
详细描述
在三相异步电动机中，绕组匝数的改变可以通过抽出或插入绕组线来实现。当绕组匝数增加时，电动机的极数增 加，转速降低；反之，绕组匝数减少时，电动机的极数减少，转速升高。这种方法简单易行，但需要停机操作， 且可能影响电动机的性能和寿命。
改变绕组连接方式
总结词
改变绕组的连接方式也是一种有效的变极调速方法，通过改变绕组的接线方式，可以改 变电动机的极数和转速。
三相异步电动机的变极调速
目录
CONTENTS
• 引言 • 三相异步电动机的工作原理 • 变极调速的实现方式 • 变极调速的特点和适用范围 • 变极调速的应用实例 • 结论
01
CHAPTER
引言
目的和背景
目的
理解三相异步电动机变极调速的 原理和应用。
背景
随着工业自动化的发展，对电动 机的控制要求越来越高，变极调 速作为一种常见的调速方式，具 有简单、经济、可靠的优点。
三相异步电动机的调速
m1 p U1 2 1 ( ) 常数 ' 4 f1 2 ( L1 L2 ) Te max的降低是由定子绕组电阻 r 的影响所致。尤其是当 f1 低到使得 r 由上式可见， 1 1 ( x1 x2 ) 相比较时， Te max下降严重。 可以与 Te max
解决措施： 可以对 U1 / f1的线性关系加以修正，提高低频时的 U1 / f1 ，以补偿 低频时定子绕组电阻压降的影响（见下图）。
TY 9550PY 9550PYY ( ) /( ) 1 TYY n1 2n1
结论：Y/YY接变极调速属于恒转矩调速方式。
第12章 三相异步电动机的调速
b、△/YY接变极调速
假定变极调速前后电机的功率因数 cos1 、效率 均不变，并设每半相绕组中的电 流均为额定值 I 1N ，则 /YY变极前后电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系：
改变极对数p都是成倍的变化，转速也是成倍的变化，故为有级调速。 改变定子绕组的联结法改变绕组极对数的原理。 见下页图12－1，12－2
第12章 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转子转速可由下式给出：
60 f1 n (1 s) p
由上式可见，三相异步电动机的调速方法大致分为如下几种： 变极调速； 变频调速； 改变转差率调速； 其中，改变转差率的调速方法涉及： 改变定子电压的调压调速； 绕线式异步电动机的转子串电阻调速； 电磁离合器调速； 绕线式异步电动机的双馈调速与串级调速。
由此绘出保持U1 / f1=常数时变频调速的典型机械特性如下图所示。为便于比较，图 中还同时绘出了 Te max 常数时的机械特性，如图中的虚线所示。
三相异步电动机变频调速时 的机械特性( U1 / f1 =常数)
5.5 异步电动机调速特性
采用恒磁通调压调速（也称恒转矩调速）。
即:
U1 f1
4.44N1kw1m
常数
分析：
当 f1↑时，再继续保持U1/f1=常数比较困难，因为 f1>50Hz时，UΦ↑> U1N不允许，这样只能保持UΦ不变。
f1↑→ Xm↑→ Im↓→ Φm↓→T↓ ，而 f1↑→n↑， P =TΩ属恒功率调速。所以工频以上采用恒压调速。
已知：n0=60f/p，当 f 改变，n0和n都将改变。 1.变频变压调速：
UΦ EΦ 4.44 f N1kw1Φ
当 f↓而UΦ不变时，Xm↓→ Im↑→ Φm↑→I0→I1↑ 引起电动机过热。
而Im↑→cosφ1↓Φm↑→pFe↑造成电动机带载能力 下降。
为了克服上述缺点，在工频（50Hz）以下调速时，
5.5 三相异步电动机的调速方法与特性
依据：
n
n0 (1 s)
60 f p
(1 s)
三相异步电动机的调速大致可以分成以下几种类型：
（1）改变转差率s调速，包括降低电源电压、绕线式异步 电动机转子回路串电阻等方法； （2）改变旋转磁场同步转速调速，包括改变定子绕组极 对数、改变供电电源频率等方法； （3）双馈调速，包括串级调速，属改变理想空载转速的 一种调速方法； （4）利用滑差离合器调速。
R M 3～
Rf
K2
+ -
(3)能耗制动时的机械特性：
2
3n 1 ns
Tmax2 Tmax1
0
Tz
T
(4)特点： 机械特性过原点，即n=0时T=0。能迅速、准确停车。
反馈制动、反接制动和能耗制动。
5.6.1 反馈制动 由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速
三相异步电机的调速
一.基频以下变频调速 A),保持 为常数
上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
一.基频以下变频调速 B),保持 为常数 为防止磁路的饱和，当降低定子电源频率时，保持 为常数，使气 隙每极磁通 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动 机的电磁转矩为 上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
当某一瞬间电势的极性 与 或同相时，有转子回路电流为
反相
式中“–”号表示 与 反相，“+”号表示 与 同相。异步电动机的电磁 转矩为
当电动机定子电压及负载转矩都保持不变时，转子电流可看成常数；同时考虑到电 动机正常运行时s很小，sx2《 r2 忽略sx2 则： 在负载转矩 一定的条件下，若 转子串入 与 反相，则
变频调速原理及其机械特性
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 ，可以改变同步 转速n 1 ，从而改变转速。如果频率 连续可调，则可平滑的调 节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电 压为 如果降低频率 ，且保持定子电源电压 不变，则气隙每 极磁通 将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大 的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。 因此，降低电源频率 时，必须同时降低电源电压 ，以达到控 制磁通 的目的。对此，需要考虑基频（额定频率）以下的调 速和基频以上调速两种情况
三相异步电动机的调速
根据三相异步电动机的转速公式为
通过上式可知，改变交流电机转速的方 法有三种 1．变转差率调速：改变s实现调速； 2．变极调速：改变p来实现调速 3．变频调速：改变f1实现调速
三相异步电动机的调速
改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子 电压调速，采用电磁转差（或滑差）离合器调速，转子回路串电 阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后 者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平 滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节 过程中转子绕组均产生大量的钢损耗（ ）(又称转差功 率)，使转子发热，系统效率降低；主要存在调速范围窄、效率低， 对电网污染较大，不能满足交流调速应用的广泛需求； 改变电机的极数的调速，无法实现连续调速，并且接线麻烦， 应用的场合少；但价格便宜； 改变频率进行调速是最理想的，但这个梦想经历了百年之久， 直至20世纪70年代，大功率晶体管（GTR）的开发成功，才实现 变频调速，随着电子技术和计算机技术的日益发展变频调速技术 日益成熟，应用得越来越广泛了
第12节 变极调速
三、变极调速方法
01 02
三角形（Δ ）接法和双星形（YY）接法； 星形（Y）接法和双星形（YY）接法。
∆-YY变极调速原理
原理
改变一相绕组中一半元件的电流方向即可改变磁极对数 方法 01
∆-YY变极调速原理
方法
绕组的U3、V3、W3悬空;
图1
∆-YY变极调速原理
方法
02
电动机绕组接成YY，电动机高速运行。 如图2所示，将绕组的U3、V3、W3接 至电源L1、L2、L3，UI（W2）、V1 （U2）、W1（V2)接在一起，为YY接 法，极对数为P，则电动机高速运行。
∆-YY变极调速控制电路
∆-YY控制电路
控制电路结构
见图5 转换开关SA控制电动机的低速和停止。 SA共有三个操作位置，位置L为低速位置， H为高速位置，s为开始起动和停车位置。
KT为时间继电器，控制电动机△起动时间。
图5
∆-YY变极调速控制电路 接触器KM1、KM2、KM3的线圈 接触器KM1、KM2、KM3常闭触点 接触器KM1和KM2常闭触点 中间继电器KA线圈和常开触点 FR为热继电器的常闭接点 KT为时间继电器的线圈 13-15为时间继电器延时闭合的常开触点 11-13为时间继电器延时断开的常闭触点 5-11为时间继电器的瞬时触点
∆-YY变极调速控制电路
工作原理分析
经过一段时间后→KT的延时时间到→其延动触头动作→使(11-13)断开→ (13-15)接通→因此KM3断电释放→进一步使KM1、KM2通电吸合→电动 机定子接成YY形高速运行。
停车时，将SA打向S位置→由于(3-5)和(3-13)都断开→所以KM1、KM2、 KM3和KT全部断电释放→电动机停车。
图4
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造本文主要从三项异步电动机概述、三相笼型转子异步电动机的传统起动方式、三相异步电动机调速策略探讨、电动机节能注意事项等方面进行了阐述。
标签：三相异步电动机；调速；节能一、前言三项异步电动机在我国电网中应用非常广泛，技术也相对成熟，但是如何使其变频调速进行控制以及节能问题，都是需要进一步探讨与总结的重点问题。
二、三项异步电动机概述全国年总发电量的一半以上，耗能非常之高。
因此，加强和提高三相异步电动机的节能控制对我国电能的节约将会起到巨大的作用。
当电流在满负荷的情况下时，三相异步电动机的功效一般比较的高，可以达到85%左右。
但是，如果电流的负荷量下降的话，三相异步电动机的功效就会明显的降低。
因此，总的来说，三相异步电动机的功效还是比较低的。
如果我们通过对三相异步电动机节能控制，我们就会在这方面有所提高，从而提升电动机的运行效率，将会产生巨大的经济效益。
进行三相异步电动机的节能控制主要是从两方面的工作着手，首先就是要提升三相异步电动机的制造技术，而这方面如今已经取得了巨大的发展，另外一方面就是要做好电动机的运行控制技术，这才是我们进行电动机节能控制技术的关键。
三相异步电动机的功效是指三相异步电动机的输出功效同输入功效的比例，因此供电机的一部分电能是用来使电动机驱动的，即输入的功效，而另外一部分电能就会发生在三相异步电动机的自身损耗上，这就是我们所说的输出功效。
三相异步电动机的电能损耗主要是指电动机的铁和铜，而电动机的铜耗则是在电流通过电动机的铜线绕组时而产生的，相比之下，电动机的铁耗则是指电动机在运转的过程中，其定子和转子铁芯中产生的电流而发生的损耗，这主要是与电压有关。
电动机的损耗除了这两部分损耗外，还存在其他的损耗，但是这些损耗都比较小，可以忽略。
而三相异步电动机的节能原理就是在电压的负荷下降的时候，可以通过适当降低电源的电压的方法，从而减少电动机中铁耗，当电压下降的时候，相应的电流也会随之下降，这样也就降低了电动机中的铜耗，只有这样电动机的功效才会得到提高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结论：Y-YY联结方式时，电动机的转速增大一倍，容许输出功率 增大一倍，而容许输出转矩保持不变，所以这种变极调速属于恒 转矩调速，它适用于恒转矩负载。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
2. ∆-YY联结方式 ∆-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即 nYY 2n ，保持每一 绕组电流为 I N ,则输出功率和转矩为
第5章 三相异步电动机的电力拖动
U相两个线圈，顺向串联， 定子绕组产生4极磁场：
反向串联和反向并联，定子绕组 产生2极磁场：30异步电动机变 极调速.swf
第5章 三相异步电动机的电力拖动
二、三种常用变极接线方式 Y→反并YY，2p-p Y→反串Y，2p-p ∆→YY，2p-p
注意：
当改变 定子绕 组接线 时，必 须同时 改变定 子绕组 的相序
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.4三相异步电动机的调速
由异步电动机的转速公式
60 f1 n n1 ( 1 s ) (1 s ) p
可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： （1）改变定子极对数 p 调速 （2）改变电源频率 f1 调速 （3）改变转差率 s 调速 ①绕线转子电动机的转子串接 电阻调速 ②串级调速 ③ 定子调压调速
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.4三相异步电动机的调速
Speed regulation of three-phase asynchronous motor
教学内容： 5.4.1 变极调速
5.4.2 变频调速
5.4.3 变转差率调速
教学目的与要求：
1 掌握各种调速的方法和原理 2 掌握各种调速时的机械特性
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.4.1 变极调速（change pole adjustable-speed） 导言：
p↑，n1↓，n ↓。 要改变极数： （1）在定子铁心槽内嵌放两套不同极数的三相绕组。
（2）利用改变定子绕组接法来改变极数，称多速电机。
变极调速只用于笼型电动机。 一、变极原理 以4极变2极为例：
PYY 1.15 P TYY 0.58T
可见，∆-YY联结方式时，电动机的转速增大一倍，容许输 出功率近似不变，而容许输出转矩近似减少一半，所以这种变 极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负载。
3.正串Y-反串Y 联结方式
同理可以分析，正串Y-反串Y联结方式的变极调速属恒功 率调速。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
四、变极调速时的机械特性
1. Y-YY联结方式 2. △-YY联结方式
smYY sm TmYY TstYY 2 Tm 3 2 Tst 3
smYY smY TmYY 2TmY TstYY 2TstY
变极调速时,转速几乎是成倍变化的,调速的平滑性较差,但 具有较硬的机械特性,稳定性好, 可用于恒功率和恒转矩负载.
第5章 三相异步电动机的电力拖动
三、变极调速时容许输ห้องสมุดไป่ตู้ 容许输出时是指保持电流为额定值条件下，调速前、后电 动机轴上输出的功率和转矩。
1.
Y-YY联结方式
Y-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即nYY 2nY ，保持每一绕 组电流为 I N ,则输出功率和转矩为
PYY 2 PY TYY TY
第5章 三相异步电动机的电力拖动
2. ∆-YY联结方式 ∆-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即 nYY 2n ，保持每一 绕组电流为 I N ,则输出功率和转矩为
第5章 三相异步电动机的电力拖动
U相两个线圈，顺向串联， 定子绕组产生4极磁场：
反向串联和反向并联，定子绕组 产生2极磁场：30异步电动机变 极调速.swf
第5章 三相异步电动机的电力拖动
二、三种常用变极接线方式 Y→反并YY，2p-p Y→反串Y，2p-p ∆→YY，2p-p
注意：
当改变 定子绕 组接线 时，必 须同时 改变定 子绕组 的相序
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.4三相异步电动机的调速
由异步电动机的转速公式
60 f1 n n1 ( 1 s ) (1 s ) p
可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： （1）改变定子极对数 p 调速 （2）改变电源频率 f1 调速 （3）改变转差率 s 调速 ①绕线转子电动机的转子串接 电阻调速 ②串级调速 ③ 定子调压调速
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.4三相异步电动机的调速
Speed regulation of three-phase asynchronous motor
教学内容： 5.4.1 变极调速
5.4.2 变频调速
5.4.3 变转差率调速
教学目的与要求：
1 掌握各种调速的方法和原理 2 掌握各种调速时的机械特性
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.4.1 变极调速（change pole adjustable-speed） 导言：
p↑，n1↓，n ↓。 要改变极数： （1）在定子铁心槽内嵌放两套不同极数的三相绕组。
（2）利用改变定子绕组接法来改变极数，称多速电机。
变极调速只用于笼型电动机。 一、变极原理 以4极变2极为例：
PYY 1.15 P TYY 0.58T
可见，∆-YY联结方式时，电动机的转速增大一倍，容许输 出功率近似不变，而容许输出转矩近似减少一半，所以这种变 极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负载。
3.正串Y-反串Y 联结方式
同理可以分析，正串Y-反串Y联结方式的变极调速属恒功 率调速。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
四、变极调速时的机械特性
1. Y-YY联结方式 2. △-YY联结方式
smYY sm TmYY TstYY 2 Tm 3 2 Tst 3
smYY smY TmYY 2TmY TstYY 2TstY
变极调速时,转速几乎是成倍变化的,调速的平滑性较差,但 具有较硬的机械特性,稳定性好, 可用于恒功率和恒转矩负载.
第5章 三相异步电动机的电力拖动
三、变极调速时容许输ห้องสมุดไป่ตู้ 容许输出时是指保持电流为额定值条件下，调速前、后电 动机轴上输出的功率和转矩。
1.
Y-YY联结方式
Y-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即nYY 2nY ，保持每一绕 组电流为 I N ,则输出功率和转矩为
PYY 2 PY TYY TY