相异步电动机的几种调速控制
三相异步电动机调速原理
三相异步电动机调速原理
三相异步电动机的调速原理主要基于对转差率的控制。
三相异步电动机的转速公式为n=60f/p(1-s)，其中f代表电源频率，p为极对数，n代表电机转速，s代表转差率。
当电动机的三相定子绕组通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
当导体在磁场内切割磁力线时，在导体内产生感应电流，“感应电机”的名称由此而来。
感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。
三相异步电动机的调速方法包括：
1. 改变电源频率：通过改变电源频率可以改变电动机的转速。
2. 改变电动机极数：通过增加或减少电动机的极数可以改变电动机的转速。
3. 改变转差率：通过改变转差率可以改变电动机的转速。
请注意，在具体应用时需要根据实际需求和情况选择适当的调速方法。
同时，也要注意遵守相关的安全操作规程，确保电动机的正常运行和延长其使用寿命。
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？
三相异步电动机调速方法有几种
三相异步电动机调速方法有几种三相异步电动机调速方法有以下几种：1. 变频调速：变频调速是最常见的方法之一，通过控制变频器的输出频率，改变电机的转速。
变频器将电源频率转换为可调的高频交流电，然后供电给电动机，通过改变输出频率，可以使电机的转速达到所需的速度。
2. 电压调节：电压调节是通过改变电机的供电电压来调整其转速。
通过降低或增加电机的供电电压，可以改变电机的转速。
这种调速方法简单、成本低，但是变压器的过载能力有限，不能实现大范围的调速。
3. 电阻调速：电阻调速是通过在电机起动电路中串联电阻器来改变电机的供电电压，进而改变其转速。
通过改变电阻的大小来改变电压降，从而实现调速。
但是这种方法存在能量损耗较大、效率低的问题。
4. 转子电流反馈调速：通过在电机转子绕组上安装传感器，实时测量转子电流，并根据电流大小调整电压信号，控制转速。
这种调速方法适用于小功率电机，具有调速精度高、响应速度快的优点。
5. 励磁调速：励磁调速是通过改变电动机的励磁电流来控制转速。
通过调节励磁电流的大小，可以改变转子感应电动势的大小，从而实现调速。
这种方法适用于大功率电机，但励磁系统较为复杂。
6. 双电源调速：双电源调速是将电机连接到两个不同的电源，通过切换电源来改变电机的供电电压，从而实现调速。
这种调速方法比较灵活，可以实现宽范围的调速，但设计和安装要求较高。
7. 直接耦合调速：直接耦合调速是将电动机与可变载荷直接耦合，在负载端通过改变负载的机械特性来改变电动机的转速。
这种方法在某些特定场合下适用，但对机械系统的设计和操作要求较高。
综上所述，三相异步电动机的调速方法包括：变频调速、电压调节、电阻调速、转子电流反馈调速、励磁调速、双电源调速和直接耦合调速。
每种调速方法都有其适用的场合和优缺点，根据具体的需求和条件选择合适的调速方法。
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
三相异步电动机调速控制电路
U1 V1 U2 V2
W1 W2
U2 V2
L1
L2
L3
1、接触器手动控制的双速电动机调速电路
三只交流接触器双速控制 1、工作原理
低速启动：按下低速启动按钮SB2，其一组常闭触点断开，切断高速控制交 流接触器KM2，KM3线圈回路电源，起到停止高速及按钮互锁作用；其另一组常 开触点闭合，低速交流接触器KM1线圈得电吸和，KM1并联在低速启动按钮SB2 两端的辅助常开触点闭合，自锁，KM1三相主触点闭合，电动机得电为三角形低 速运行，同时指示灯HL1灭，HL2亮，说明电动机已经低速运转了。
按下中速启动按钮SB3的两组常闭触点断开，其中SB3 的一组常闭触点切断交 流接触器KM1线圈电源，KM1线圈断电释放，KM1三相主触点 断开，电动机绕 组U1、V1、W1失电而停止低速运转，KM1辅助常开触点断开，低速运转指示 灯HL2灭。其中串联在交流接触器KM2、KM4线圈回路中的另一组SB3常闭触点 断开，对KM2、KM4起互锁作用，在SB3启动按钮按下的同时，SB3常闭触点 闭合，接通中速交流接触器KM3线圈回路电源，KM3线圈得电闭合，KM3辅助 常开触点闭合自锁，KM3三相主触点闭合。电动机绕组U2、V2、W2通以三相 380V交流电源，结成Y型中速启动，与此同时KM3 的两组辅助常闭触点断开起 互锁作用。KM3辅助常开触点闭合，指示灯HL3亮，说明电动机以中速启动运 转了。
3、外加电阻调速控制电路
THE
END
Thank you!
高速启动：直接按下高速启动按钮SB3，其一组常闭触点断开，切断低速控制 交流接触器K行停止；其中SB3另一组常开触点闭合，高速交流接触器KM2，KM3 线圈得电吸和，KM2，KM3并联在高速启动按钮SB3 两端的辅助常开触点闭合， 自锁， KM2,三相主触点闭合，接通高速绕组电源， KM3,三相主触点闭合，电动 机得电为双星型连接高速运行；同时指示灯HL2灭，HL3亮，说明电动机已经高 速运转了。
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
相异步电动机的七种调速方法及特点：
三相异步电动机分类特点以及调速方法三相异步电动机分类：1、从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
不改变同步转速的调速方法有1)绕线式电动机的转子串电阻调速、2)斩波调速、3)串级调速以及应用电磁转差离合器、4)液力偶合器、5)油膜离合器等调速。
不改变同步转速的调速方法在生产机械中广泛使用。
2、改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。
3、从调速时的能耗观点来看，有1)高效调速方法与2)低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。
一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
我们清楚三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的，下面松文机电具体介绍其七种调速方法。
一、变极对数调速方法：这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。
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。
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。
二、变频调速方法：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。
- 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)。
三相异步电动机的几种调速控制
收藏此信息添加：佚名来源：
根据异步电动机的转差率S表达式：
可知交流电动机转速公式如下:
式中n---电动机的转速，r/min；
p---电动机极对数；
f1---供电电源频率，Hz；
s---异步电动机的转差率。
由上式分析，通过改变定子电压频率f1、极对数p以及转差率s都可以实现交流异步电动机的速度调节，具体可以归纳为变极调速、变转差率调速和变频调速三大类，而变转差率调速又包括调压调速、转子串电阻调速、串级调速等，它们都属于转差功率消耗型的调速方法。
一、变极调速
1、变极调速的方法
变换异步电动机绕组极数从而改变同步转速进行调速的方式称为变极调速。
其转速只能按阶跃方式变化，不能连续变化。
变极调速的基本原理是:如果电网频率不变，电动机的同步转速与它的极对数成反比。
因此，变更电动机绕组的结线方式，使其在不同的极对数下运行，其同步转速便会随之改变。
异步电动机的极对数是由定子绕组的联接方式来决定，这样就可以通过改换定子绕组的联接来改变异步电动机的极对数。
变更极对数的调速方法一般仅适用于笼型异步电动机。
双速电动机、三速电动机是变极调速中最常用的两种形式。
2.双速电动机的控制线路
双速电动机的定子绕组的联接方式常有两种：一种是绕组从三角形改成双星形，如下图(a)所示的连接方式转换成如图(c)所示的连接方式，另一种是绕组从单星形改成双星形，如图(b)所示的连接方式转换成如图(c)所示的连接方式，这两种接法都能使电动机产生的磁极对数减少一半即电动机的转速提高一倍。
双速电动机的定子绕组的接线图
下图是双速电动机三角形变双星形的控制原理图，当按下起动按钮SB2，主电路接触器KMl的主触头闭合，电动机三角形连接，电动机以低速运转；同时KA的常开触头闭合使时间继电器线圈带电，经过一段时间(时间继电器的整定时间)，KMl的主触头断开，KM2、KM3的主触头闭合，电动机的定子绕组由三角形变双星形，电动机以高速运转。
双速电动机的控制原理图
线路工作原理分析：
变极调速的优点是设备简单，运行可靠，既可适用于恒转矩调速（Y/YY），也可适用于近似恒功率调速（△/YY）。
其缺点是转速只能成倍变化，为有极调速。
Y /YY变极调速应用于起重电葫芦、运输传送带等；△/YY变极调速应用于各种机床的粗加工和精加工。
二、变转差率调速
1.变压调速
变压调速是异步电机调速系统中比较简便的一种。
由电气传动原理可知，当异步电机的等效电路参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的二次方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定输出转矩下的转速。
调压调速目前主要采用晶闸管交流调压器变压调速，是通过调整晶闸管的触发角来改变异步电动机端电压进行调速的一种方式。
这种
调速方式调速过程中的转差功率损耗在转子里或其外接电阻上效率较低，仅用于小容量电动机。
2.转子串电阻调速
转子串电阻调速是在绕线转子异步电动机转子外电路上接入可变电阻，通过对可变电阻的调节，改变电动机机械特性斜率来实现调速的一种方式。
电机转速可以按阶跃方式变化，即有级调速。
其结构简单，价格便宜，但转差功率损耗在电阻上，效率随转差率增加等比下降，故这种方法目前一般不被采用。
3.串级调速
绕线转子异步电动机的转子绕组能通过集电环与外部电气设备相连接，可在其转子侧引入控制变量如附加电动势进行调速。
前述的在绕线转子异步电动机的转子回路串入不同数值的可调电阻，从而获得电动机的不同机械特性，以实现转速调节就是基于这一原理的一种方法。
电气串级调速的基本原理是在绕线转子异步电动机转子侧通过二极管或晶闸管整流桥，将转差频率交流电变为直流电，再经可控逆变器获得可调的直流电压作为调速所需的附加直流电动势，将转差功率变换为机械能加以利用或使其反馈回电源而进行调速的一种方式。
这是一种节能型调速方式，在大功率风机、泵类等传动电动机上得到应用。
三、变频调速
变频调速是利用电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。
在异步电动机诸多的调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围广，效率高，稳定性好。
采用通用变频器对笼型异步电动机进行调速控制，由于使用方便，可靠性高并且经济效益显着，所以逐步得到推广应用。
通用变频器是指可以应用于普通的异步电动机调速控制的变频器，其通用性强。
对异步电动机进行调速控制时，电动机的主磁通应保持额定值不变。
若磁通太弱，铁心利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；而磁通太强，铁心发热，波形变坏。
如何实现磁通不变？
根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值为:
E1=Φ(3-3)
式中E1---定子每相由气隙磁通感应的电动势的方均根值(V)
f1----定子频率(Hz)
N1---定子相绕组有效匝数；
Φ----每极磁通量(Wb)
如果不计定子阻抗压降，则U1≈E1=Φ(3-4)
若端电压U1不变，则随着f1的升高，气隙磁通Φ将减小，又从转矩公式:
T=CMΦI2COSφ2
可以看出，磁通Φ的减小势必导致电动机允许输出转矩T下降，降低电动机的出力。
同时，电动机的最大转矩也将降低，严重时会使电动机堵转；若维持端电压U1不变，而减小f1，则气隙磁通Φ将增加。
这就会使磁路饱和，励磁电流上升，导致铁损急剧增加，这也是不允许的。
因此在许多场合，要求在调频的同时改变定子电压U1，以维持Φ接近不变。
下面分两种情况说明：
1.基频以下的恒磁通变频调速
为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通Φ不变，这就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制，这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。
由于E1难
于直接检测和直接控制，可以近似地保持定子电压U1和频率f1的比值为常数，即认为E1≈U1，保持U1/f1=常数。
这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。
2.基频以上的弱磁变频调速
这是考虑由基频开始向上调速的情况。
频率由额定值向上增大时，电压U1由于受额定电压U1N的限制不能再升高，只能保持U1=U1N不变，这样必然会使主磁通随着f1的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，即近似的恒功率调速方式。
由上面的讨论可知，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，基于这种原理构成的变频器即所谓的VVVF(VariableVoltageVaria bleFreqency)调速控制，这也是通用变频器(VVVF)的基本原理。
根据U1和f1的不同比例关系，将有不同的变频调速方式。
保持U1/f1为常数的比例控制方式适用于调速范围不太大或转矩随转速下降而减小的负载，例如风机、水泵等；保持T为常数的恒磁通控制方式适用于调速范围较大的恒转矩性质的负载，例如升降机械、搅拌机、传送带等；保持P为常数的恒功率控制方式适用于负载随转速的增高而变轻的地方，例如主轴传动、卷绕机等。