項目六 任務4三相異步電動機的變極調速控制

項目六：T68型臥式鏜床電氣控制閱讀賞析4123三相異步電動機的能耗制動與回饋制動56三相異步電動機的反接制動三相異步電動機的制動控制安裝調試三相異步電動機的變頻調速三相異步電動機的變極調速三相異步電動機的變轉差率調速T68型臥式鏜床電氣控制電路賞析7生產(chǎn)實際在電力拖動系統(tǒng)中，為滿足不同工藝過程的需要，生產(chǎn)機械的運行速度往往需要經(jīng)常改變，而電動機只有在額定轉速運行才能得到最佳運行性能。這顯然是一對矛盾。通常有兩種解決辦法：一是機械調速讓電動機保持額定轉速nN運轉，通過改變機械傳動機構的速比來改變生產(chǎn)機械的轉速。二是電氣調速通過改變電動機的電氣參數(shù)，讓電動機在負載不變的情況下以不同的轉速n來運轉。實際生產(chǎn)中，這對矛盾怎么解決？1.三相異步電動機的轉速公式n為電動機的轉速；n1為旋轉磁場的轉速，即同步轉速；f1為電動機定子繞組的供電頻率；p為電動機定子繞組的磁極對數(shù)；s為電動機的轉差率。1）改變定子繞組的磁極對數(shù)p調速，即變極調速。2）改變定子繞組的電源頻率f1調速，即變頻調速。3）改變轉差率s調速，即變轉差率調速。2.三相異步電動機的三種基本調速方法基礎知識——三相異步電動機的電氣調速（1）恒轉矩調速

基礎知識——三相異步電動機的電氣調速在電氣調速時，無論電動機轉速n的高低，只要電動機的定子電流保持不變，轉子上獲得的電磁轉矩T就不變。（2）恒功率調速

在電氣調速時，無論電動機轉速n的高低，只要電動機的定子電流保持不變，轉軸上輸出的功率P就不變。3.電氣調速的兩種調速性質實際生產(chǎn)中，電動機采用的調速方法要與其所拖動的負載特性相匹配，即恒轉矩負載要用具有恒轉矩調速性質的調速方法，恒功率負載要用具有恒功率調速性質的調速方法。改變三相異步電動機定子磁場的磁極對數(shù)p，使同步轉速n1改變，從而達到調節(jié)轉速n目的。因為只有電動機的定子極數(shù)和轉子極數(shù)相等時，才能產(chǎn)生平均電磁轉矩，電動機才能正常運轉，所以在改變定子的極數(shù)時，也必須同時改變轉子的極數(shù)。三相籠型異步電動機的轉子沒有固定的極數(shù)，它由定子磁場的極數(shù)所決定，能自動與定子極數(shù)相適應。如果采用變極調速，無需再改接轉子，非常方便。因此，變極調速通常只用于三相籠型異步電動機。三相繞線轉子異步電動機的轉子極數(shù)是固定的，不會隨定子磁場極數(shù)的改變而改變。如果采用變極調速，還要對轉子進行改接，以得到與定子相等的極數(shù)，這顯然很不方便。變極調速雙速籠型異步電動機的定子鐵心上只安裝了一套繞組，其定子旋轉磁場的磁極對數(shù)的改變是通過改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)的。一、改變定子磁極對數(shù)的方法1.在定子鐵心上安裝兩套具有不同極數(shù)的定子繞組，使用時根據(jù)需要接不同的繞組。能進行變極調速的電動機稱為多速電動機，最常見的是雙速籠型異步電動機。1）Y/YY變極調速2）△/YY變極調速2.定子鐵心只有一套定子繞組，在每相定子繞組中間引出一個端子，便于改變定子繞組的接線方式。額定接線方式：Y和△。二、變極調速的轉向問題

p是定子繞組的磁極對數(shù)。在電動機定子繞組所構成的圓周上，電角度是機械角度的p倍，p改變必然引起定子繞組空間相序的改變，即：變極的同時，定子旋轉磁場的方向會跟著改變，轉子的轉向也隨之改變。三相異步電動機變極調速時，不管采用的是哪種變極方式，只要讓磁極對數(shù)p發(fā)生了改變，變極之后，電動機的轉速n不僅會改變大小，而且也會改變方向。只改變電動機轉速n的高低，不改變轉向，該怎么辦？結論：在變極調速時，調換接入三相定子繞組的任意兩相電源的相序，就能只改變轉速n的高低，而不改變其轉向。把定子每相繞組都看成兩個完全對稱的“半相繞組”。若U相兩個“半相繞組”尾尾相串聯(lián)（反串）或者頭尾相并聯(lián)（反并），定子繞組產(chǎn)生2極磁場。三相籠型異步電動機變極原理a)順串2p=4b)反串2p=2c)反并2p=2當U相兩個“半相繞組”頭尾相串聯(lián)時（順串），根據(jù)右手螺旋法則，可判斷出定子繞組產(chǎn)生4極磁場。三、變極調速原理以U相為例，設相電流從繞組的頭部U1流進，尾部U2流出。右手螺旋法則結論：將定子繞組的每一相都看成兩個完全對稱的“半相繞組”，只要使每相定子繞組的任一個“半相繞組”中的電流反向，就能讓定子繞組產(chǎn)生的磁場的極對數(shù)增加一倍（順串），或者減少一半（反串或反并）。三、變極調速原理三相籠型異步電動機變極原理a)順串2p=4b)反串2p=2c)反并2p=2a)Y接線，順串2p=4三相籠型異步電動機Y/YY變極接線圖b)YY接線，反并2p=2Y連接：三相定子繞組的中間端子U3、V3、W3懸空，首端U1、V1、W1分別接三相電源，尾端U2、V2、W2短接到一點。每相定子繞組的半相繞組都是順串，磁極數(shù)為4。YY連接：三相繞組的首端和尾端都短接到一點，三個中間端子分別接三相電源，每相定子繞組的半相繞組都是反并，磁極數(shù)為2。四、Y/YY變極調速三相籠型異步電動機△/YY變極接線圖五、△/YY變極調速

a)△接線，順串2p=4b)YY接線，反并2p=2△連接：三相定子繞組的中間端子懸空，三相繞組的首端和尾端順次相連，連接點分別接三相電源。每相定子繞組的半相繞組都是順串，磁極數(shù)為4。YY連接：三相繞組的首端和尾端都短接到一點，三個中間端子分別接三相電源，每相定子繞組的半相繞組都是反并，磁極數(shù)為2。Y/YY變極調速時，YY接線時的最大轉矩Tm和起動轉矩Tst都增加為Y接線時的2倍，過載能力和起動能力都增大一倍，臨界轉差率sm不變。在帶同樣負載的情況下，YY接線的轉速是Y接線的2倍。六、電動機變極調速的機械特性結論：Y/YY變極調速后，極數(shù)減半，轉速n和輸出功率P都增大一倍，輸出轉矩T基本不變，屬于恒轉矩調速。Y/YY變極調速的機械特性TL1.Y/YY變極調速△/YY變極調速時，YY接線的最大轉矩Tm和起動轉矩Tst都降為△接線的2/3，過載能力和起動能力都減小，臨界轉差率sm不變。負載相同時，YY接線的轉速是△接線的2倍?！?YY變極調速的機械特性結論：△/YY變極調速后，極數(shù)減半，轉速n增加一倍，輸出轉矩T近似減小一半，輸出功率P近似不變，屬恒功率調速。2.△/YY變極調速六、電動機變極調速的機械特性TL由于△接線時起動轉矩大，在需要高速運轉時，應該先接成△低速起動，再切換接成YY高速運轉。1.按鈕控制的雙速電動機變極調速當KM1主觸頭斷開、KM2和KM3主觸頭閉合時，定子繞組YY連接：中間端子U3、V3、W3經(jīng)KM2主觸頭接電源；首端U1、V1、W1和尾端經(jīng)KM3主觸頭接在一起。主電路分析當KM1主觸頭閉合、KM2和KM3主觸頭斷開時，定子繞組△連接：三相首尾順次連接之后，首端U1、V1、W1經(jīng)KM1主觸頭接電源，中間端子U3、V3、W3懸空。七、雙速電動機變極調速控制為保證變極調速之后轉向不變，變極的同時要交換定子繞組任意兩相的電源相序。(L1、L2交換)1.按鈕控制的雙速電動機變極調速按下低速起動按鈕SB2，KM1得電、KM2和KM3不得電，定子繞組接成△，電動機低速起動低速運轉。需要高速運轉時，也要先按下低速起動按鈕SB2，讓定子繞組接成△，待電動機低速起動起來之后，再按下高速起動按鈕SB3，把定子繞組換接成YY，電動機切換成高速運轉。注意控制電路的線號控制電路分析1）低速運轉需要低速運轉時，按下低速起動按鈕SB2，把定子繞組接成△，讓電動機低速起動，并保持連續(xù)運轉。合上QS，按下SB2SB2常開觸頭后閉合，KM1線圈通電SB2常閉觸頭先斷開，切斷KM2、KM3線圈電路KM1電氣互鎖觸頭斷開，對KM2、KM3互鎖定子繞組△連接，電動機低速起動KM1主觸頭閉合KM1自鎖觸頭閉合電動機低速連續(xù)運轉●按鈕控制的雙速電動機變極調速工作過程2）高速運轉需要高速運轉時，也需要先按下低速起動按鈕SB2，把定子繞組接成△，讓電動機低速起動。起動結束，再按下高速起動按鈕SB3，把定子繞組換接成YY，切換到高速運行。低速起動完成后，按下SB3SB2常開觸頭后閉合SB3常閉觸頭先斷開，切斷KM1線圈電路KM1自鎖觸頭復位斷開電動機因慣性繼續(xù)旋轉KM1主觸頭斷開KM1互鎖觸頭復位閉合KM2、KM3線圈都得電●按鈕控制的雙速電動機變極調速工作過程KM2線圈通電KM2電氣互鎖觸頭斷開，對KM1互鎖定子繞組中間端子接通電源KM2主觸頭閉合KM1自鎖觸頭閉合電動機高速連續(xù)運轉KM3線圈通電KM3電氣互鎖觸頭斷開，對KM1互鎖定子繞組首尾6個端子接到一點KM3主觸頭閉合KM1自鎖觸頭閉合定子繞組YY形接線2）高速運轉需要高速運轉時，也需要先按下低速起動按鈕SB2，把定子繞組接成△，讓電動機低速起動。起動結束，再按下高速起動按鈕SB3，把定子繞組換接成YY，切換到高速運行。●按鈕控制的雙速電動機變極調速工作過程高速檔：KM1主觸頭斷開，KM2、KM3主觸頭閉合，YY接線。低速檔：KM1主觸頭閉合，KM2、KM3主觸頭斷開，△接線。手動開關SA有低速、高速、停止3個檔位。1、2、3對應定子繞組首端U1、V1、W1，4、5、6對應中間端子U3、V3、W3?！?YY換接，4/2極調速2.時間原則控制的雙速電動機變極調速該電路在變極時，交換接入定子繞組的L1、L3兩相電源的相序，保證變極之后只改變轉速高低而不改變轉向。SA在高速檔時，利用時間繼電器KT在起動結束之后切換定子繞組的接線方式。低速運行控制：合上QS，SA扳到低速位KM1得電U1、VI、W1接三相電源定子繞組△連接，電動機低速起動并連續(xù)運轉高速運行控制：合上QS，SA扳到高速位KM1得電定子繞組首端短接于一點定子繞組△連接，接入正序電低速起動KT得電瞬動立即動作KT常閉延時斷開KT常開延時閉合KM1失電KM2得電拆除△接線，切除電動機正序電源KM3得電定子繞組尾端接反序電源定子繞組YY連接，電動機高速運轉變極調速安裝接線注意事項：1）正確識別定子繞組的9個接線端子。2）主電路中要交換任意兩相電源的相序。電氣互鎖斷開，KM2、KM3線圈不得電●時間原則控制的雙速電動機變極調速工作過程優(yōu)點：八、變極調速的特點及應用缺點：應用：設備簡單，操作方便，成