三相异步电动机串级调速特征
第四章 三相异步电动机的调速
静差率： δ=
n0－n n = ( 基本不变） × 100% n n0 0
5. 调速的经济性 经济性好。 6. 调速时的允许负载 ① YY－Y —— 恒转矩调速。 满载输出功率： P2 = 3 UN IN cos1 P2 满载输出转矩： T2 =
因为
Y INY 1 1 INYY = 2 ， YY = 2
在不同频率时，不仅最大转矩保持不变，而且对应于最大转矩时的 转速降也不变。所以，变频调速时的机械特性基本上是互相平行的。
（3）起动点
2 m1 PU1 r2 2 Tst ） 2 2 2 2 2 f （ 2 f ） （ L L ） 2f 1 （r1 r 2 ） （x1 x 2 ） 1 1 1 2
高速YY接法时（P）
UN P 3 2 I NYY COS YY 3U N 2 I NYY COS YY YY 3
不考虑cos和的变化时：
P YY 2 P Y
TYY 9.55P YY / nYY 1 TY 9.55P Y / nY
这种接法极数减少一半，转速增加一倍，功率增加一倍，接近 恒转矩调速，适宜带起重电葫芦、运输传送带等恒转矩负载。
4 三相异步电动机的调速
变极调速的特点： n0 0.5n0
O
n YY
Y
n0 0.5n0
n YY △
T
TL
O
T
TL
1. 调速方向 Y(△)→YY ：n YY→Y () ： n 2. 调速范围 D = 2 ~ 4
3. 调速的平滑性 平滑性差。 4. 调速的பைடு நூலகம்定性 稳定性好。
4 三相异步电动机的调速
4 三相异步电动机的调速
电机变频器一体化产品
异步电动机的串级调速
2024年1月16日星期二
向低于同步速方向的串级调速
串附加电动势之前：电机匀速转动，I2，Te=Tl； 串附加电动势之后：
I2'
sE20 R2
E f jsX 20
I2'
I2
Te ' Te
n
s s' n s I2 ' I2 ' I2 n'
Te ' Te
电机在转速n′处实现平衡，转速调为n ′ 。
串级调速的原理与基本类型
一.串级调速的原理 二.串级调速的基本运行状态及功率关系 三.串级调速系统的基本类型
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绕线型异步电动机的转子
2024年1月16日星期二
绕线型异步电动机的转子
2024年1月16日星期二
集电环
三相绕线型异步电动机示意图
转子三相绕组接成 Y 形
2024年1月16日星期二
2024年1月16日星期二
4. 高于同步转速的回馈制动运行状态 s＜0，Te＜0。则
Pem Te0 0
PM (1 s)Pem 0 Ps s Pem 0
说通明 过电 定动 子机 回从馈轴给上电吸网收；机另械 一功 部率 分变PM为，转一差部功分率变P为s，电通磁过功产率生PemE•，f 装置回馈给电网。
迟一个角度 p 。
电流越大，这个强迫延时换相 角就越大，但有：
00 p 300
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3.转子整流器的故障状态 （Id过大，p 300
特征：
当重叠达到600、 强迫延时 换相角达到300时的电压电流波 形如右图所示。
如果负载电流继续增大， 重叠角又会大于600，但强迫延 时换相角会保持300不变。原因 是：即使前面两个管子换流未 换完，后面该导通的管子也会 承受正压而导通，这样，就会 出现共阴极管和共阳极管都在 换流，四个二极管同时导通---转子整流器短路的故障情况 。
浅析三相异步电动机的串级调速
浅析三相异步电动机的串级调速作者：梁永成来源：《中国新技术新产品》2014年第04期摘要：串级调速即将可调节电势附加至绕线式电动机的转子回路中，通过附加电势的串入，对电动机转差进行改变，用以调整电动机速度。
附加电势会将其所在电路中大部分的转差功率吸收掉，再将电势吸收的反差功率通过附加装置转换能量再次利用，或返还回电网。
关键词：串级调速：转差率；电动机中图分类号：TM34 文献标识码：A1 原理概述电阻调速在绕线式电动机的转子回路中调速效率极低，将调速电阻串联入转子回路中，回路中会产生一定的转差功率损耗，转差功率会随着转速的降低而不断的增加，换言之，转差功率的损耗量便会越高，但是由于调速电阻的串入便会造成转差功率的消耗，因此系统效率便无法提升。
2 调速方法三相异步式电动机的转速可以通过“60f/p（1-s）”公式进行计算求得，式中f代表供电频率，P代表极对数，s则为转差率。
通过改变f、p、s值中的任何一个，均能够对转速予以改变。
串级调速是在传统的串电阻调速基础上发展而来的，其原理继承了一部分原有调速结构的原理，但在转差功率的利用上远远优于串电阻调速的方式。
使得转差功率被最大程度的加以利用，提高了电机的整体效率。
并且将控制量引入电动转子侧，即并将一个同转子的相数相附加且回路频率相同的电势串入绕线式电动机转子的回路中，通过附加电势实现电机的调速。
而转差功率的大部分则被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加电势的装置设法把所吸收的这部分转差功率回馈入电网，就能使电动机在低速运转时具有较高的效率。
以下通过分析对附加电势的改变是如何对电动机的转速进行调节的，串级调速系统对电动机的调速原理是什么。
异步电动机在云状过程中具有自然机械性，此时附加电势为零，电动机运转速度稳定且接近额定转速值，若是电动机对恒转矩进行拖动而负载，那么转子每项的电流为，由于定子电压相对较为恒定，因此气隙磁通始终不会改变，电动机中电磁转矩T =，当电势串入到电动机的转子回路中，且转子的感应电势同相位之间的差角不小于90°，那么电动机主要向下进行调速。
5.5三相异步电动机的调速特性
U 1 E 1 4 . 44 f 1 N m
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可以看出：
U1 f1
E1 f1
4 . 44 N m
在上式中，N、Φ m均为常数，要使主磁通Φm保持不 变此在变频调速过程中，电压应该与频率成正比例 变化。
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从调速范围、平滑性以及调速过程中电动机的性 能等方面来看，变频调速很优越，可以和直流电动机 的调速相媲美，但要使电压U1和频率f1同时可调，必 须要有一套专门的变频电源。近年来，由于电力电子 技术的发展，为获得这种变频电源提供了新的途径， 半导体变频装置的出现，促进了变频调速的广泛应用 ，推动了交流调速的发展。
广泛用于机电联合调速的场合，特别是中、小型机床 上用得极多。
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二、改变电源频率来调节转速 当改变电源频率f时，旋转磁场的同步转速n0=60f／p 与频率正比变化，于是感应电动机的转速n也随之而改变 ，达到调节转速的目的。 在变频调速时，总希望保持磁通Φ m不变。因为： ①如果主磁通Φm的数值增大，将引起磁路饱和而使激磁 电流增大，从而降低电动机的功率因数。 ②如果主磁通Φm减小，电机出力下降T=Kt Φm I2cosφ 2， 在电流I2不变的情况下，主磁通Φm减少，电磁转矩必然下 降。因此在调速过程中，如要保持电磁转矩不变，总希望 主磁通Φm维持不变，从公式
5.5 三相异步电动机的调速特性
在现代工业生产中，为了提高生产率和产品质量 ，对各种电动机的调速性能提出了越来越高的要求， 要求它们的转速能够在宽广范围内平滑地调节。 虽然感应电动机具有结构简单、价格便宜、工作可 靠以及可以从交流电网直接供电等一系列优点，但是 由于它的调速性能不好，使得它的应用范围受到一定 的局限。在调速要求较高的场合，仍然不得不采用价 格昂贵、工作可靠性较差的直流电动机和其他特殊类 型的电动机。因此，感应电动机调速问题的研究，便 成为当前重要的课题之一。
5.5 异步电动机调速特性
5.5
三相异步电动机的调速方法与特性 依据： 依据： n = n 0 (1 − s ) =
n1 可控整流 n
N 磁 极 S
T
f
电
M 3~
电磁转差离合器 (a） (a）结构示意
T枢
生产机械
f (b） (b）工作原理
1、电磁滑差离合器的调速原理 当磁极上通过直流励磁电流时，产生固定的磁极。 当磁极上通过直流励磁电流时，产生固定的磁极。异 步电动机拖动电枢旋转，电枢就切割磁力线， 步电动机拖动电枢旋转，电枢就切割磁力线，而产生涡流 。如果将电枢看作不动，相当 如果将电枢看作不动， 于固定的磁极在空间转动， 于固定的磁极在空间转动，可 见它和感应电动机的旋转磁场 作用相当。 作用相当。电枢作为载流导体 ，处在磁场中，受到电磁力作 处在磁场中， 用而产生转矩。 用而产生转矩。
2 2 2
可看出，当转子回路串入的附加电动势 可看出，当转子回路串入的附加电动势Ead与转子电动 势同相位时，转子电流增大，电磁转矩增大， 势同相位时，转子电流增大，电磁转矩增大，转速将增高 称为高同步 高同步。 附加电动势E 与转子电动势反相位时， 称为高同步。而附加电动势 ad与转子电动势反相位时，转 子电流减小，电磁转矩减小，转速将降低，称为低同步 低同步。 子电流减小，电磁转矩减小，转速将降低，称为低同步。
接法中， 端都于0点相联， 在YY接法中，将1、2、3 端都于0点相联，4、5、6 接法中 端接电源，然后B 二相接电源对调， 端接电源，然后B、C二相接电源对调，每相二个半相绕组 并联，其中一个半相绕组电流反相，这时， 并联，其中一个半相绕组电流反相，这时，极对数为p， 同步转速为2 属恒转矩调速。 同步转速为2ns，属恒转矩调速。
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
三相异步电动机的变频调速方法(精)
三相异步电动机的变频调速方法一、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高;2、装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速 70%-90%的生产机械上;3、调速装置故障时可以切换至全速运行,避免停产;4、晶闸管串级调速功率因数偏低,谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大,电动机的转速越低。
此方法设备简单,控制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
属有级调速,机械特性较软。
二、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下:1、具有较硬的机械特性,稳定性良好;2、无转差损耗,效率高;3、接线简单、控制方便、价格低;4、有级调速,级差较大,不能获得平滑调速;5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
三、变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点:1、效率高,调速过程中没有附加损耗;2、应用范围广,可用于笼型异步电动机;3、调速范围大,特性硬,精度高;4、技术复杂,造价高,维护检修困难。
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
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三相异步电动机串级调速特征串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调度的附加电势来改动电动机的转差，抵达调速的意图。
大有些转差功率被串入的附加电势所吸收，再运用发作附加的设备，把吸收的转差功率回来电网或改换能量加以运用。
依据转差功率吸收运用办法，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速办法，多选用晶闸管串级调速，其特征为： 1.可将调速进程中的转差损耗回馈到电网或出产机械上，功率较高; 2.设备容量与调速计划成正比，出资省，适用于调速计划在额外转速70%-90%的出产机械上;
3.调速设备缺点时能够切换至全速作业，防止停产;
4.晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大;本办法适宜于风机、水泵及轧钢机、矿井行进机、揉捏机上运用。
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