三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法與特性

1、5.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 由 可知，若要改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以有以下三種方法： （1）改變電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)p。 （2）改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率f1。 （3）改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s。 下面對各種調(diào)速方法的原理及特點(diǎn)做一簡單介紹。)1 (60)1 (11spfsnn5.5.1 變極調(diào)速 所謂變極調(diào)速，就是通過改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線，改變電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)，從而達(dá)到調(diào)速的目的。變極調(diào)速方法一般適于籠型異步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榛\型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組本身沒有固定的極對數(shù)，能自動(dòng)地與定子繞組相適應(yīng)。 變極調(diào)速的電動(dòng)機(jī)往往被稱為多極電動(dòng)機(jī)，其定子繞組的接線方式很多，其中常見的一種是角接/雙星接，即/YY，如圖所示

2、。 圖變極調(diào)速定子接線圖 由定子繞組展開圖知：只要改變一相繞組中一半元件的電流方向即可改變磁極對數(shù)。當(dāng)T1、T2、T3外接三相交流電源，而T4、T5、T6對外斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接法為，極對數(shù)為2P，當(dāng)T4、T5、T6外接三相交流電源，而T1、T2、T3連接在一起時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組的接法為YY，極對數(shù)為P，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速，其控制電路圖如所示。 /YY變極調(diào)速控制原理圖 其工作情況為：合上刀開關(guān)QS后，當(dāng)KM3閉合而KM1、KM2斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組為D接法，電動(dòng)機(jī)低速啟動(dòng)。當(dāng)KM3斷開，而KM2、KM1閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成YY，電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行。/YY接法的調(diào)速方式適用于恒功率負(fù)載，

3、其機(jī)械特性如圖4.25所示。 由機(jī)械特性知，變極調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速幾乎是成倍的變化，因此調(diào)速的平滑性差，但是穩(wěn)定性較好，特別是低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。 圖 D/YY變級調(diào)速機(jī)械特性 5.5.2 變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是改變電源頻率從而使電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速變化達(dá)到調(diào)速的目的的。在一般情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s很小，所以可以近似地認(rèn)為nn1f1，為使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，通常希望氣隙磁通維持不變，從電動(dòng)勢公式 知，若要維 持為常數(shù)，則U1必須隨頻率的變化成正比變化，即 （“ ”表示變頻后的量）。另一方面，為保證電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，希望變頻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的過載能力不變。在忽略鐵磁飽和的影響并略去定子電阻時(shí)，有 其中 所

4、以要求 即mwkNfEU1111144. 4m常數(shù)1111ffUUNmTfU2121C常數(shù)21218CLLpmNNTfUTfU21212121NNTTffUU1111 （ 1 ） 對 恒 定 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 而 言 ， 因 為 ， 所 以 ，既保證了電動(dòng)機(jī)的過載能力，又滿足了 為常數(shù)的要求，這說明變頻調(diào)速特別適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 （2）對恒定功率負(fù)載而言，因?yàn)?即 ，所以 ，說明當(dāng) 時(shí)，則電動(dòng)機(jī)過載能力不變，但 將發(fā)生變化。當(dāng) 時(shí)，則 保持不變，但過載能力發(fā)生變化。 變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍寬，靜差率小，穩(wěn)定性好，平滑性好能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，能適應(yīng)各種負(fù)載，效率較高，但它需要一套專門的變頻電源，

5、控制系統(tǒng)較復(fù)雜，成本較高，是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速發(fā)展的主要方向。NNTT11111ffTTffUUNNm常數(shù)nTnTPNNN111ffnnTTNN111111111ffffffTTffUUNN常數(shù)11fUm常數(shù)fU1m5.5.3 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 改變轉(zhuǎn)差率的方法主要有三種：定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速和串級調(diào)速。下面分別介紹。 1定子調(diào)壓調(diào)速定子調(diào)壓調(diào)速 圖為定子調(diào)壓的機(jī)械特性曲線，由圖可知對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載而言，其調(diào)速范圍很窄，實(shí)用價(jià)值不大，但對于通風(fēng)機(jī)負(fù)載而言，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，如圖中虛線所示?？梢娖湔{(diào)速范圍很寬，所以目前大多數(shù)的風(fēng)扇采用此法。 但是這種調(diào)速方法在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，

6、轉(zhuǎn)子電阻上的損耗較大，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱較嚴(yán)重，所以這種調(diào)速方法一般不宜在低速下長時(shí)間運(yùn)行。 圖 定子調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性曲線 2轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速 該方法僅適用于繞線形異步電動(dòng)機(jī)，其機(jī)械特性如圖所示。圖中曲線是一束電源電壓不變，而轉(zhuǎn)子電路所串電阻值不同的機(jī)械特性曲線。從圖中不難看出，當(dāng)串入電阻越大時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行速度越低，且穩(wěn)定性也越差。 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，設(shè)備投資不高，工作可靠。但調(diào)速范圍不大，穩(wěn)定較差，平滑性也不是很好，調(diào)速的能耗比較大。在對調(diào)速性能要求不高的地方得到廣泛的應(yīng)用，如運(yùn)輸、起重機(jī)械等。 圖 轉(zhuǎn)子電路串接電阻改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的機(jī)械特性 3串級調(diào)速串級調(diào)速 所謂串級調(diào)速就是在繞線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中引入一個(gè)附加電動(dòng)勢Ef來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方法僅適于繞線異步電動(dòng)機(jī)。 由異步電動(dòng)機(jī)的等值電路可以求得 串級調(diào)速時(shí) 222222)(XsREsI222222)(XsREEsIf 當(dāng)附加電動(dòng)勢的相位與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢相位相反時(shí)，為 負(fù)值，使串電動(dòng)勢后的轉(zhuǎn)子電流 小于原來的電流 ，則 ， ，直到 時(shí)，電動(dòng)機(jī)在新的較低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)降速的調(diào)速。 當(dāng)附加電動(dòng)勢的相位與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢相位相同時(shí)，為正值，使串電動(dòng)勢后的轉(zhuǎn)子電流大于原來的電流，則 ， 直到 時(shí)，電動(dòng)機(jī)在新的較高轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)升速的調(diào)速。 串級調(diào)