三相异步电动机的调速

三相异步电动机的调速根据三相异步电动机的转速公式三相异步电动机的调速方法有：1）变频调速。改变异步电动机定子电源频率f1来改变同步转速n1，从而进行调速。2）变极调速。改变异步电动机的极对数p来改变电动机同步转速n1来进行调速。3）变转差率调速。调速过程中保持电动机同步转速n1不变，改变转差率s来进行调速。其中有降低定子电压、在绕线型异步电动机转子回路中串入电阻或串附加电动势等方法调速。前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。pfsnsn1160)1()1(三相异步电动机的调速一、变极调速（一）变极原理a)顺串p=2b)反串p=1c)反并p=1三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速变极原理：只要将两个“半相绕组”中的任一个“半相绕组”中的电流反向，就可以将极对数增加一倍（顺串)或减少一倍（反串或反并）。若极对数减少一半，同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎升高一倍。三相异步电动机的调速为获得恒定的平均转矩，定、转子绕组的极对数必须保持一致。因此一般只适用于鼠笼式异步机。注意（二）三种常用的变极接线方式三相异步电动机的调速1．Y/yy变极调速变极前顺串2p=4Y型接线变极后反并2p=2变极后2p=2YY型接线三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速原因：由于电机定子的圆周上，电角度是机械角度的p倍，当即对数改变时，必然引起三相绕组的空间相序发生变化，为保证变极调速前后，电机的旋转方向不变，在改变定子绕组接线方式的同时，必须将V、W两相出线端对调。为保证变极调速前后，电动机旋转方向不变，在改变绕组接线的同时，必须将V、W两相出线端对调，使电动机接入电源的相序改变。三相异步电动机的调速Y/yy变极后，极对数减半，转速增加一倍，输出功率增大一倍，输出转矩不变，属于恒转矩调速性质。适用于拖动起重机、电梯、运输带等恒转矩负载的调速。设：变极前后电源线电压UN及每个半相绕组的电流IN不变三相异步电动机的调速2．Δ/yy变极调速变极前顺串2p=4Δ型接线变极后反并2p=2变极后2p=2YY型接线三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速577.023232/9550/9550PTTYYnnnnnPnyyyyyy15.132cos3cos23cos3cos233NNyyyyNNNNyyyyNNyyIUIUIUIUPPΔ/yy变极调速后，极数减半，转速增加一倍，转矩近似减小一半，功率近似保持不变。属于恒功率调速性质，适用于车床切削加工。用相电压相电流计算功率三相异步电动机的调速（三）变极调速时的机械特性由Y连接改成YY连接时，最大转矩和起动转矩均为Y连接时的两倍，电机过载能力加大一倍，临界转差率保持不变。由Δ改成YY连接时，最大转矩和启动转矩均为Δ连接的2/3，过载能力下降，临界转差率不变。三相异步电动机的调速（四）变极调速的特点操作简单、成本低、效率高、机械特性硬等特点，而且采用不同的接线方法，既适用于恒功率调速又可适用于恒转矩调速。但变极调速为有级调速。适用于调速要求不高且不需平滑调速场合。三相异步电动机的调速二、变频调速改变电源频率从而使电动机的同步转速变化达到调速。pfsnsn1160)1()1(改变三相异步电动机的电源频率f，就可以改变旋转磁场的同步转速，从而达到调速的目的。三相异步电动机的调速（一）、变频与调压相配合1.变频时保持Φm不变U1≈E1=4.44f1N1K1Φm当f1下降，U1不变时，Φm增加，磁路进入饱和段，使I0急剧增大，电动机温升过高，使过载能力变小。因此调频时要求f和U成正比例调节。当f1上调，U1不能上升（U1不能大于额定电压），Φm下降，导致电磁转矩和最大转矩下降，影响电动机的过载能力。三相异步电动机的调速所以变频调速一般在基频以下调速，而且U1必须随频率的变化作正比变化。1111fUfU为了变频时电动机的主磁通Φm保持不变，电动机定子电压与频率应有以下关系式当频率在基频以上调节时，由于U1不能大于额定电压，则只能将Φm下降，从而导致电磁转矩和最大转矩减小，影响电动机的过载能力，三相异步电动机的调速2.变频时保持过载能力λm不变为了保证变频前后λm不变，就要求：NNTTfUfU1111三相异步电动机的调速对于恒转矩负载，因为TN=T´N，由上式可得：所以对于恒转矩负载只要保证U1/f1=U1′/f1′等于常数，即可保持电动机的过载能力λm不变，又可使主磁通Φm保持不变，这说明变频调速适用于恒转矩负载。1)恒转矩变频调速三相异步电动机的调速对于恒功率负载采用变频调速时，要求在变频调速时电动机的输出功率保持不变，无法使电动机的过载能力λm和主磁通Φm同时保持不变。常数9550955095502NNNNNNNnTnTPnPT11NNNNTnfTnf11111111fffUTTfUfUNN常数1111fUfU2)恒功率变频调速三相异步电动机的调速（二）、变频调速时的电动机的机械特性常数1111UfUf分别以三个特殊点画机械特性曲线1）同步点：n1=60f1/P，n1∝f12）最大转矩点：常数2121TfUcmSm∝1/f临界转速降△nm=常数3）启动转矩点：fLfRUfcst14T2221222111三相异步电动机的调速1）以电动机额定频率为基准频率，从额定频率向下调速（恒转矩负载）1.在不同频率时，最大转矩保持不变，且对应于最大转矩时的转速降也不变，所以恒转矩变频调速时的机械特性基本上是平行的。机械特性随频率减小而下移。2.起动转矩随频率的下降而增加。降低电源频率，必须同时减小电源电压。特点：三相异步电动机的调速由于电子电阻R1的存在，当频率较低时，定子电压U1也很低，导致最大转矩和电磁转矩减小。注意为保证电动机在低速时有足够大的Tm值，U1应该比f1降低的比例小一些，使U1/f1的值随f1的降低而增加，这样才能得到虚线所示的机械特性。三相异步电动机的调速2）以电动机额定频率为基准频率，从额定频率向上调速（恒功率）对于基频以上调速，不能按比例升高电压，只能保持电压不变。U1不能超过额定电压，因此，f1增大，φm减小，转速n增大，TST，Tm减小。所以在f1N以上调速为恒功率调速且最大转矩起动转矩都减小。如图所示。U1≈E1=4.44f1N1K1Φm三相异步电动机的调速1）保持U/f为常值，从额定频率向下调速，为恒转矩调速性质；U1恒定，从额定频率往上调速，为近似恒功率调速性质。2）频率连续可调，为无级调速。3）机械特性硬，调速范围大，转速稳定好。三相异步电动机变频调速特点三相异步电动机的调速三、变转差率调速变转差率调速方法很多，有绕线型异步电动机转子串电阻调速、转子串附加电动势（串级）调速、定子调压调速等。（一）绕线转子异步电动机转子串电阻调速（恒转矩）三相异步电动机的调速1.同步转速不变，最大转矩不变，但临界转差率增大，机械特性运行段的斜率变大。所串电阻越大，转速越低，机械特性越软。2.当负载转矩一定时，工作点的转差率随转子串联电阻的增大而增大，电动机转速随转子串联电阻的增大而减小。3.转子串电阻调速为恒转矩调速，适用于恒转矩负载调速。特点：三相异步电动机的调速4.为有级调速，调速平滑性差；从额定转速往下调速。5.调速范围窄；6.调速方法简单，调速电阻可作起动、制动电阻。7.低速时转子发热严重，效率低。适用于重载下调速。在起重机的拖动系统广泛应用。三相异步电动机的调速（二）绕线转子电动机的串级调速在转子回路接入一个同频率的附加电动势，改变附加电动势的大小和相位将转差功率转换为机械能加以利用，或者送回电网。即提高了效率，又能达到调速的目的。三相异步电动机的调速电动机低速运行时，转子中的转差率只有小部分被转子绕组本身电阻所消耗，而其余大部分被附加电动势吸收，利用产生附加电动势的装置可以把这部分转差功率回馈给电网，使电动机在低速运行时仍具有较高的效率。优点：高效率，无级平滑调速、较硬的低速机械特性。三相异步电动机的调速（三）调压调速改变电动机定子电压当定子电压降低时，同步转速n1,nm保持不变。最大转矩Tm，起动转矩TST随电压按平方关系减小。三相异步电动机的调速曲线1通风机负载电动机在全段机械特性曲线上都能稳定运行，改变定子电压就能获得不同的稳定运行速度。不同电压时的稳定工作点分为为a’，b’，c’。调速范围宽。曲线2恒转矩负载只能在机械特性的线性段稳定运行（0ssm)。在不同电压的稳定运行点为a，b，c，显然电动机的调速范围很窄。三相异步电动机的调速为了扩大恒转矩负载的调速范围，采用转子电阻较大的高转差率电动机，调速范围较宽，但特性较软，运行稳定性差。采用测速反馈的闭环调速控制。