第7章 三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動

第7章三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動7.1鼠籠式異步電動機(jī)的起動7.2繞線式異步電動機(jī)的起動7.3異步電動機(jī)的軟起動7.4異步電動機(jī)的調(diào)速7.5異步電動機(jī)的制動7.6異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)7-17.1鼠籠式異步電動機(jī)的起動7-2在額定電壓下直接起動三相異步電動機(jī)，由于最初起動瞬間主磁通約減少到額定值的一半，功率因數(shù)cosφ很低，造成了起動電流相當(dāng)大而起動轉(zhuǎn)矩并不大的結(jié)果。以Y系列三相異步電動機(jī)為例：起動電流起動轉(zhuǎn)矩7.1鼠籠式異步電動機(jī)的起動7-3對于變壓器而言，整個交流電網(wǎng)的容量相對于單個的三相異步電動機(jī)來講是非常大的。但是具體到直接供電的變壓器來講，容量卻是有限的。若變壓器額定容量相對不夠大時，電動機(jī)短時較大的起動電流，會使變壓器輸出電壓短時下降幅度較大，超過了正常規(guī)定值，例如U＞10％或更嚴(yán)重。這樣一來，影響了幾個方面：影響由同一臺配電變壓器供電的其他負(fù)載，比如說電燈會變暗，數(shù)控設(shè)備可能失常，重載的異步電動機(jī)可能停轉(zhuǎn)等。起動電動機(jī)本身，由于電壓太低起動轉(zhuǎn)矩下降很多，當(dāng)負(fù)載較重時，可能起動不了。7.1鼠籠式異步電動機(jī)的起動7-4降低起動電流的方法有：①降低電源電壓；②加大定子邊電抗或電阻；③加大轉(zhuǎn)子邊電阻或電抗。加大起動轉(zhuǎn)矩的方法只有適當(dāng)加大轉(zhuǎn)子電阻，但不能過份，否則起動轉(zhuǎn)矩反而可能減小。7.1鼠籠式異步電動機(jī)的起動7-5不同的負(fù)載對起動的要求是不一樣的。一般要考慮以下幾個情況：應(yīng)有足夠的的起動轉(zhuǎn)矩（Ts>1.1TL）；起動電流盡可能小；簡單有效；經(jīng)濟(jì)可靠；起動過程的功率損耗盡可能小。7.1.1直接起動7-6三相異步電動機(jī)直接起動的最大優(yōu)點就是不需要專門的起動設(shè)備，三相異步電動機(jī)能否直接起動，主要考慮下列情況：電動機(jī)與變壓器容量比；電動機(jī)與變壓器之間的供電線路的長度；與電動機(jī)共用一變壓器的設(shè)備對電壓穩(wěn)定性的要求；起動是否頻繁；拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量的大小。7.1.2星-三角起動7-7定子繞組星-三角形切換起動方法適用于運(yùn)行時接成三角形，且每相繞組有兩個引出端的三相異步電動機(jī)。每相起動電流每相起動電壓7.1.2星-三角起動7-8定子繞組星-三角形切換起動方法適用于

運(yùn)行時接成三角形，且每相繞組有兩個引出端的三相異步電動機(jī)。Y一D起動時，對供電變壓器造成沖擊的起動電流則降低到直接起動時的1／3。7.1.2星-三角起動7-9Y一D起動可以用于拖動的輕負(fù)載。在輕載起動條件下，應(yīng)該優(yōu)先采用。1／3。Y一D起動時起動轉(zhuǎn)矩為直接起動時起動轉(zhuǎn)矩的1/37.1.3自耦變壓器降壓起動7-10自耦變壓器起動轉(zhuǎn)矩經(jīng)過自耦變壓器降壓后的起動電流與直接起動的電流比自耦變壓器起動時，一次和二次繞組的電流比自耦變壓器起動時，從電網(wǎng)輸入的電流與直接起動的電流比7.1.3自耦變壓器降壓起動7-11自耦變壓器起動時的起動轉(zhuǎn)矩與直接起動時起動轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為：采用自耦變壓器降壓起動時，與直接起動相比較，電壓降低到KJ倍，起動電流與起動轉(zhuǎn)矩降低到KJ2倍。實際上起動用的自耦變壓器，備有幾個抽頭供選用。例如QJ2型有三種抽頭，分別為55%（即=55%）、64%、73%（出廠時接在73%抽頭上）；QJ3型也有三種抽頭，分別為40％、60%、80%（出廠時接在60％抽頭上）等。7.1.4定子回路串接電抗器降壓起動7-12三相異步電動機(jī)定子串電抗器起動，起動時電抗器接入定子電路；起動后，切除電抗器，進(jìn)入正常運(yùn)行。顯然此時的電抗器起到了分壓的作用。三相異步電動機(jī)直接起動時定子邊串入電抗X起動時可以理解為降低定子電壓7.1.4定子回路串接電抗器降壓起動7-13三相異步電動機(jī)直接起動時轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，串電抗起動時，可以近似把zk看成是電抗性質(zhì)。7.1.4定子回路串接電抗器降壓起動7-14顯然，定子串電抗器起動，降低了起動電流，但起動轉(zhuǎn)矩降低得更多。因此，定子串電抗器起動，只能用于空載和輕載。工程實際中，往往先給定線路允許電動機(jī)起動電流的大小，再計算電抗X的大小。計算公式推導(dǎo)如下：其中短路阻抗為若定子回路串電阻起動，也屬于降壓起動，也可以降低起動電流。但由于外串的電阻上有較大的有功功率損耗，特別對中型、大型異步電動機(jī)更不經(jīng)濟(jì)。7.1.5延邊三角形起動7-15延邊三角(△)形起動法是星--三角起動法的一種發(fā)展，利用這種起動法的電動機(jī)的定子繞組，每相均有一中間抽頭，起動時一半繞組接成三角形，另一半則接成星形，可以降低相電壓和起動電流；運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，則改接成三角形，可正常工作。這種起動方法既降低了起動電流，又不致使起動轉(zhuǎn)矩過小，是帶負(fù)載起動電動機(jī)的較好起動方法。7.1.5延邊三角形起動7-16三相鼠籠式異步電動機(jī)降壓起動方法的比較7-17主要性能指標(biāo)起動方法起動電壓比值起動電流比值起動轉(zhuǎn)矩比值起動設(shè)備應(yīng)用場合直接起動111最簡單電機(jī)容量小于7.5

定子串電抗起動

1/K

1/K

1/K2

一般任意容量，輕載起動ㄚ－△起動

1/3

1/3

簡單正常運(yùn)行為△形，電機(jī)可頻繁起動自耦變壓器

1/K

1/K2

1/K2

較復(fù)雜較大容量電機(jī)，較大負(fù)載不頻繁起動延邊三角形起動0.660.50.5簡單專門設(shè)計的電機(jī)，較大負(fù)載可頻繁起動7.1.6高起動轉(zhuǎn)矩的異步電動機(jī)7-18前面所介紹的幾種鼠籠式異步電動機(jī)降壓起動方法，主要目的都是減小起動電流，但同時又都程度不同地降低了起動轉(zhuǎn)矩，因此只適合空載或輕載起動。對于重載起動，尤其要求起動過程很快的情況下，則需要起動轉(zhuǎn)矩較大的異步電動機(jī)。加大起動轉(zhuǎn)矩的方法是增大轉(zhuǎn)子電阻。對于繞線式異步電動機(jī)，則可在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻。對于鼠籠式異步電動機(jī)，只有設(shè)法加大鼠籠本身的電阻值，成為高起動轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動機(jī)1高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機(jī)具有堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、轉(zhuǎn)差率高和機(jī)械特性軟等特點，適用于傳動飛輪轉(zhuǎn)矩大和不均勻沖擊負(fù)載以及正、反轉(zhuǎn)的工作場合。如錘擊機(jī)、剪刀機(jī)、沖壓機(jī)和鍛冶機(jī)等設(shè)備。7.1.6高起動轉(zhuǎn)矩的異步電動機(jī)7-192深槽式鼠籠異步電動機(jī)深槽異步電動機(jī)的槽型窄而深，處于槽底等效線匝的漏電抗大于處于槽口等效線匝的漏電抗。起動時，由于異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路頻率較高，電流大部分集中在槽口部分的導(dǎo)體（集膚效應(yīng)），轉(zhuǎn)子的等效電阻大。起動結(jié)束以后，異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路頻率較低（1-3Hz），集膚效應(yīng)消失，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電阻變?yōu)檩^小的直流電阻。7.1.6高起動轉(zhuǎn)矩的異步電動機(jī)7-203雙鼠籠式異步電動機(jī)上籠導(dǎo)條細(xì)，采用黃銅制作，電阻率大，為起動籠；上籠導(dǎo)條粗，采用紫銅制作，電阻率小，為運(yùn)行籠。7.2繞線式異步電動機(jī)的起動7-217.2.1轉(zhuǎn)子回路串電阻起動為了使整個起動過程中盡量保持較大的起動轉(zhuǎn)矩、繞線式異步電動機(jī)可以采用逐級切除起動電阻的轉(zhuǎn)子串電阻分級起動。7.2.1轉(zhuǎn)子回路串電阻起動7-22最大起動轉(zhuǎn)矩T1和切換轉(zhuǎn)矩T2的選擇起動過程分析1.A點2.E點3.F點4.G點5.經(jīng)過H點，在K點穩(wěn)定。7.2.1轉(zhuǎn)子回路串電阻起動7-23起動電阻的計算7.2.1轉(zhuǎn)子回路串電阻起動7-24起動電阻的計算7.2.1轉(zhuǎn)子回路串電阻起動7-25起動電阻的計算7.2.2轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動7-26轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的三相繞線式異步電動機(jī)接線原理圖如圖5.起動開始，開關(guān)K斷開，電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動。電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，開關(guān)K接通，切除頻敏變阻器，電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。1接線原理7.2.2轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動7-27變阻器是一種無觸點電磁元件，相當(dāng)于一個等值阻抗。在電動機(jī)過程中，由于等值阻抗便隨轉(zhuǎn)子電流頻率減小而自動下降（自動變阻），從而只須一級變阻器，就可以把電動機(jī)平穩(wěn)地起動起來。變阻器實質(zhì)上是一個鐵芯損耗特大的三相電抗器。它由數(shù)片E型鋼板疊合成的鐵芯及線圈兩個主要部份組成。鋼板間來以墊圈，保持片間距離，以利散熱。

2結(jié)構(gòu)7.2.2轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動7-28頻敏變阻器每一相的等值電路與變壓器空載運(yùn)行時的等值電路是一致的，忽略繞組漏阻抗時，其勵磁阻抗為勵磁電阻與勵磁電抗串聯(lián)組成，但是與一般變壓器勵磁阻抗不完全相同，主要表現(xiàn)在以下兩點：頻率為50Hz的電流通過時，阻抗比一般變壓器勵磁阻抗小得多。這樣串在轉(zhuǎn)子回路中，既限制了起動電流，又不致使起動電流過小而減小起動轉(zhuǎn)矩。頻率為50Hz的電流通過時,rp>>xp，其原因是：頻敏變阻器中磁密取得高，鐵心處于飽和狀態(tài)，勵磁電流越大，因此勵磁電抗較小。而鐵心是厚鐵板或厚鋼板的、磁滯渦流損耗都很大，頻敏變阻器的單位重量鐵心中的損耗，與一般變壓器相比較要大幾百倍，因此較大。3工作原理7.2.2轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動7-29繞線式三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動時，s＝1，轉(zhuǎn)子回路中的電流的頻率為50Hz。轉(zhuǎn)子回路串入zp=rp+xp，而rp>>xp，因此轉(zhuǎn)子回路主要是串入了電阻。這樣，轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)大大提高了，既限制了起動電流，又提高了起動轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升，f2下降，rp下降，xp也下降。當(dāng)參數(shù)設(shè)計的合適，可以獲得恒轉(zhuǎn)矩特性。3工作原理7.3異步電動機(jī)的軟起動7-30

籠型電機(jī)傳統(tǒng)的降壓起動方式有Y-△起動、自耦降壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級降壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現(xiàn)二次沖擊電流。軟起動與傳統(tǒng)降壓起動方式的不同之處是：（1）無沖擊電流。軟起動器在起動電機(jī)時，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動電流從零線性上升至設(shè)定值。

（2）恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動過程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動。

（3）根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流。三種起動過程的電流比較異步電動機(jī)的起動過程與電流沖擊一級降壓起動軟起動器直接起動7-31現(xiàn)代帶電流閉環(huán)的電子控制軟起動器可以限制起動電流并保持恒值，直到轉(zhuǎn)速升高后電流自動衰減下來（圖中曲線c），起動時間也短于一級降壓起動。主電路采用晶閘管交流調(diào)壓器，用連續(xù)地改變其輸出電壓來保證恒流起動，穩(wěn)定運(yùn)行時可用接觸器給晶閘管旁路，以免晶閘管不必要地長期工作。7-32視起動時所帶負(fù)載的大小，起動電流可在(0.5~4)IsN之間調(diào)整，以獲得最佳的起動效果，但無論如何調(diào)整都不宜于滿載起動。負(fù)載略重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時，可在起動時突加短時的脈沖電流，以縮短起動時間。軟起動的功能同樣也可以用于制動，用以實現(xiàn)軟停車。7.3異步電動機(jī)的軟起動7-33運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動。什么是電動機(jī)的軟起動軟起動器適用于哪些場合？

原則上，籠型異步電動機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可適用。目前的應(yīng)用范圍是交流380V（也可660V），電機(jī)功率從幾千瓦到800kW。

軟起動器特別適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載，需要軟起動與軟停車的場合。

同樣對于變負(fù)載工況、電動機(jī)長期處于輕載運(yùn)行，只有短時或瞬間處于重載場合，應(yīng)用軟起動器（不帶旁路接觸器）則具有輕載節(jié)能的效果7.3.1軟起動器的主電路7-34軟起動器是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為SoftStarter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。改變晶閘管的觸發(fā)角，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓。在整個起動過程中，軟起動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導(dǎo)通，電機(jī)在額定電壓下工作。7.3.2軟起動方式7-351斜坡電壓軟起動這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點是，由于不限流，在電機(jī)起動過程中，有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實際很少應(yīng)用。在軟起動過程中，電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式。7.3.2軟起動方式7-363斜坡恒流軟起動是在電動機(jī)起動的初始階段起動電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定，直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。該起動方式是應(yīng)用最多的起動方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動。開機(jī)，即以最短時間，使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值，也為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動效果。2恒流軟起動7.3.2軟起動方式7-374脈沖恒流軟起動在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動。

該起動方法，在一般負(fù)載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。7.4異步電動機(jī)的調(diào)速7-38三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法很多，大致可以分成以下幾種類型：1)變頻調(diào)速2)變極調(diào)速3)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速包括：包括降低電源電壓、繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻，串極調(diào)速。此外，還有電磁調(diào)速電動機(jī)7.4.1變頻調(diào)速7-39改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速時，可以從基頻向上調(diào)，也可以從基頻向下調(diào)。1.從基頻向下變頻調(diào)速降低電源頻率時，必須同時降低電源電壓。降低電源電壓有兩種控的制方法。？7.4.1變頻調(diào)速7-401)保持E1/f1=const7.4.1變頻調(diào)速7-411)保持E1/f1=const7.4.1變頻調(diào)速7-42當(dāng)改變頻率時，若保持E1/f1=const，最大轉(zhuǎn)矩Tm也為常數(shù)，與頻率無關(guān)，并且最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落相等，也就是不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的，硬度相同。這種調(diào)速方法機(jī)械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調(diào)速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此變頻調(diào)速為無級調(diào)速，平滑性好。另外，電動機(jī)在正常負(fù)載運(yùn)行時，轉(zhuǎn)差率s較小，因此轉(zhuǎn)差功率較小，效率較高。1)保持E1/f1=const7.4.1變頻調(diào)速7-43保持E1/f1=const，當(dāng)T=TN時，I2’=I2N’,則I1=I1N。所以，為恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速方式。1)保持E1/f1=const7.4.1變頻調(diào)速7-442)保持U1/f1=const上式可以看出，當(dāng)頻率減小時，最大轉(zhuǎn)矩不是一個常數(shù)7.4.1變頻調(diào)速7-452)保持U1/f1=const已知（x1+x2’）與f1成正比變化，r1與f1無關(guān)。因此，在f1接近額定頻率時，r1<<（x1+x2’）隨著f1的減小，Tm減少得不多，但是，當(dāng)f1較低時,（x1+x2’）比較小，相對變大了。這樣一來，隨著f1的降低，Tm就減小了。顯然此時的機(jī)械特性上面的機(jī)械特性，特別在低頻低速的機(jī)械特性變壞了。保持U1/f1=const降低頻率調(diào)速近似為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。7.4.1變頻調(diào)速7-462)保持U1/f1=const頻率越低時最大轉(zhuǎn)矩值越小，最大轉(zhuǎn)矩是隨著的頻率降低而減小的。頻率很低時Tm太小將限制電動機(jī)的帶載能力，采用定子壓降補(bǔ)償，適當(dāng)?shù)靥岣唠妷?，可以增?qiáng)帶載能力，低頻時，定子漏磁阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時，可以人為地把電壓抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。Torqueboost7.4.1變頻調(diào)速7-47升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調(diào)速時，只能保持電壓為UN不變，頻率越高，磁通Φm越低，但轉(zhuǎn)速卻升高了，可以認(rèn)為輸出功率基本不變。所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。

2.從基頻向上變頻調(diào)速7.4.1變頻調(diào)速7-482.從基頻向上變頻調(diào)速因此，頻率越高時，Tm越小，sm也減小。保持U1=UN

，如果保持電流不變，電動機(jī)的電磁功率也不變。所以，為恒功率的調(diào)速方式7.4.1變頻調(diào)速7-49恒壓頻比（U1/f1=const）控制最容易實現(xiàn)，變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓降實行補(bǔ)償。恒E1/f1控制是通常對恒壓頻比控制實行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時達(dá)到，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。如果把電壓-頻率協(xié)調(diào)控制中的電壓再進(jìn)一步提高，把轉(zhuǎn)子漏抗的壓降也抵消掉，得到恒Er/f1控制,可以得到和直流他勵電動機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通恒定進(jìn)行控制即得Φm=恒值，在動態(tài)中也盡可能保持恒定是矢量控制系統(tǒng)所追求的目標(biāo)7.4.1變頻調(diào)速7-50調(diào)速范圍大；機(jī)械特性硬，靜差率小頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速為無級調(diào)速。從基頻向下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；從基頻向上調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式；運(yùn)行效率高；3三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個特點7.4.2變極調(diào)速7-511.變極原理電動機(jī)轉(zhuǎn)速使如何改變的？

改變定子的極對數(shù)便可改變異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速

n=60f1/p(1-s)

適用電動機(jī)

變極調(diào)速一般只適用于鼠籠式電動機(jī)調(diào)速注意磁通旋轉(zhuǎn)方向

變極調(diào)速中，當(dāng)定子繞組的接線方式改變的同時，還需要改變定子繞組的相序；即倒換定子電流的相序，以保證變極調(diào)速前后電動機(jī)的轉(zhuǎn)向不變，即要求磁通旋轉(zhuǎn)方向不變。7.4.2變極調(diào)速7-521.變極原理

三相異步電動機(jī)定子繞組極對數(shù)的改變，是通過改變繞組的接線方式實現(xiàn)的。一個四極電機(jī)

相定子繞組的兩個線圈頭尾相連時，具有四個磁極

；如果將定子繞組的聯(lián)接方式改變，根據(jù)每相繞組中，一半線圈的電流方向，用右手螺旋定則確定出磁通方向，此時定子繞組具有兩個磁極

。由此可見，讓半相繞組的電流方向，就能使極對數(shù)減半，從而使同步轉(zhuǎn)速增加一倍，運(yùn)行的轉(zhuǎn)速也接近成倍變化7.4.2變極調(diào)速7-532.Y-YY變極接法Y接法7.4.2變極調(diào)速7-542.Y-YY變極接法YY接法7.4.2變極調(diào)速7-552.Y-YY變極接法YY接法Y接法7.4.2變極調(diào)速7-563.△-YY變極接法△接法7.4.2變極調(diào)速7-573.△-YY變極接法YY接法7.4.2變極調(diào)速7-583.△-YY變極接法YY接法△接法7.4.2變極調(diào)速7-594.特點和性能變極調(diào)速設(shè)備簡單，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，操作方便；變極調(diào)速的機(jī)械特性較硬，可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和接近恒功率調(diào)速，且轉(zhuǎn)差功率損耗基本不變，效率較高；變極調(diào)速方法為有級調(diào)速，且調(diào)速的級數(shù)不多，一般最多為四級。普遍應(yīng)用于各種機(jī)床、起重機(jī)和輸送機(jī)等設(shè)備上；變極調(diào)速的平滑性較差。為了改進(jìn)調(diào)速的平滑性，可采用變極調(diào)速與降壓調(diào)速相結(jié)合的方法。從而擴(kuò)大了調(diào)速范圍，又減小了低速損耗。7.4.3轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速7-601.調(diào)速原理由三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性在同步轉(zhuǎn)速

和最大轉(zhuǎn)矩不變的條件下，臨界轉(zhuǎn)差率

與轉(zhuǎn)子回路電阻值

成正比，改變轉(zhuǎn)子回路串入的電阻值R，可以改變臨界轉(zhuǎn)差率，即降低了轉(zhuǎn)速，對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)子回路串入電阻越大，臨界轉(zhuǎn)差率越大，則轉(zhuǎn)速越低,從而實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。7.4.3轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速7-612特點和性能繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速方法簡單，調(diào)速設(shè)備簡單，易于實現(xiàn);調(diào)速方法為分段多級調(diào)節(jié)，為有級調(diào)速系統(tǒng)，且調(diào)速的平滑性較差;不利于空載或輕載調(diào)速，表現(xiàn)于轉(zhuǎn)速變化很小;低速時轉(zhuǎn)差率大。轉(zhuǎn)差功率大，效率低，經(jīng)濟(jì)性差;調(diào)速范圍不大，一般為（2～3）︰1，負(fù)載小時，調(diào)速范圍更小。這種調(diào)速方法多用于起重機(jī)一類的對調(diào)速性能要求不高的場合，對泵類負(fù)載也能應(yīng)用。7.4.4串級調(diào)速7-62串極調(diào)速適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，與其他電動機(jī)或電子設(shè)備串級聯(lián)接以實現(xiàn)平滑調(diào)速，在異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入與電動機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相同的感應(yīng)電動勢Ef

，

以調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。定、轉(zhuǎn)子三相繞組分別接到兩個獨立的三相對稱電源，其中定于繞組的電源為固定頻率的工業(yè)電源，而轉(zhuǎn)子電源電壓的幅值、頻率和相位則需按運(yùn)行要求分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。也稱為雙饋調(diào)速。繞線式異步電動機(jī)多用在要求起動轉(zhuǎn)矩大或要求調(diào)速的負(fù)載場合,在這兩種場合下傳統(tǒng)的方法是在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)電阻.但這種調(diào)速方法的效率是比較低的,而且調(diào)速性能也不理想.。轉(zhuǎn)子附加電動勢繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動勢的原理圖~~~~附加電動勢與轉(zhuǎn)子電動勢有相同的頻率，可同相或反相串接。

引入可控的交流附加電動勢7-637.4.4串級調(diào)速7-641.Ef

和E2s

反相7.4.4串級調(diào)速7-651.Ef

和E2s

反相因此轉(zhuǎn)子電流I2減少,異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩T減少,

使電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加,

從而使E2s-Ef

增加,

一直下降到新的穩(wěn)定點，調(diào)速過程結(jié)束。7.4.4串級調(diào)速7-662.Ef

和E2s

同相7.4.4串級調(diào)速7-672.Ef

和E2s

同相因此轉(zhuǎn)子電流I2增加,異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩T增加,

使電動機(jī)轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)差率下降,

從而使E2s+Ef

下降,

一直加速到新的穩(wěn)定點，調(diào)速過程結(jié)束。7.4.4串級調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個可控的附加電動勢，就可調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動運(yùn)行電機(jī)在反轉(zhuǎn)時作倒拉制動運(yùn)行電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動運(yùn)行電機(jī)在超同步轉(zhuǎn)速下作電動運(yùn)行電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作回饋制動運(yùn)行7-687.4.4串級調(diào)速7-693.串級調(diào)速系統(tǒng)對于只用于次同步電動狀態(tài)的情況來說，比較方便的辦法是將轉(zhuǎn)子電壓先整流成直流電壓，然后再引入一個附加的直流電動勢，控制此直流附加電動勢的幅值，就可以調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣，就把交流變壓變頻這一復(fù)雜問題，轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流變壓問題，對問題的分析與工程實現(xiàn)都方便多了。

對直流附加電動勢的技術(shù)要求

首先，它應(yīng)該是可平滑調(diào)節(jié)的，以滿足對電動機(jī)轉(zhuǎn)速平滑調(diào)節(jié)的要求；其次，從節(jié)能的角度看，希望產(chǎn)生附加直流電動勢的裝置能夠吸收從異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞來的轉(zhuǎn)差功率并加以利用。