三相异步电动机的调速方法与特性

1、5.5 三相异步电动机的调速 由 可知，若要改变异步电动机的转速，可以有以下三种方法： （1）改变电动机的磁极对数p。 （2）改变电动机的电源频率f1。 （3）改变电动机的转差率s。 下面对各种调速方法的原理及特点做一简单介绍。)1 (60)1 (11spfsnn5.5.1 变极调速 所谓变极调速，就是通过改变电动机定子绕组的接线，改变电动机的磁极对数，从而达到调速的目的。变极调速方法一般适于笼型异步电动机。因为笼型异步电动机转子绕组本身没有固定的极对数，能自动地与定子绕组相适应。 变极调速的电动机往往被称为多极电动机，其定子绕组的接线方式很多，其中常见的一种是角接/双星接，即/YY，如图所示

2、。 图变极调速定子接线图 由定子绕组展开图知：只要改变一相绕组中一半元件的电流方向即可改变磁极对数。当T1、T2、T3外接三相交流电源，而T4、T5、T6对外断开时，电动机的定子绕组接法为，极对数为2P，当T4、T5、T6外接三相交流电源，而T1、T2、T3连接在一起时，电动机定子绕组的接法为YY，极对数为P，从而实现调速，其控制电路图如所示。 /YY变极调速控制原理图 其工作情况为：合上刀开关QS后，当KM3闭合而KM1、KM2断开时，电动机定子绕组为D接法，电动机低速启动。当KM3断开，而KM2、KM1闭合时，电动机的定子绕组接成YY，电动机高速运行。/YY接法的调速方式适用于恒功率负载，

3、其机械特性如图4.25所示。 由机械特性知，变极调速时电动机的转速几乎是成倍的变化，因此调速的平滑性差，但是稳定性较好，特别是低速启动转矩大。 图 D/YY变级调速机械特性 5.5.2 变频调速 变频调速是改变电源频率从而使电动机的同步转速变化达到调速的目的的。在一般情况下，电动机的转差率s很小，所以可以近似地认为nn1f1，为使电动机得到充分利用，通常希望气隙磁通维持不变，从电动势公式 知，若要维 持为常数，则U1必须随频率的变化成正比变化，即 （“ ”表示变频后的量）。另一方面，为保证电动机的稳定运行，希望变频调速时，电动机的过载能力不变。在忽略铁磁饱和的影响并略去定子电阻时，有 其中 所

4、以要求 即mwkNfEU1111144. 4m常数1111ffUUNmTfU2121C常数21218CLLpmNNTfUTfU21212121NNTTffUU1111 （ 1 ） 对 恒 定 转 矩 负 载 而 言 ， 因 为 ， 所 以 ，既保证了电动机的过载能力，又满足了 为常数的要求，这说明变频调速特别适合于恒转矩负载。 （2）对恒定功率负载而言，因为 即 ，所以 ，说明当 时，则电动机过载能力不变，但 将发生变化。当 时，则 保持不变，但过载能力发生变化。 变频调速的主要优点是调速范围宽，静差率小，稳定性好，平滑性好能实现无级调速，能适应各种负载，效率较高，但它需要一套专门的变频电源，

5、控制系统较复杂，成本较高，是交流电动机调速发展的主要方向。NNTT11111ffTTffUUNNm常数nTnTPNNN111ffnnTTNN111111111ffffffTTffUUNN常数11fUm常数fU1m5.5.3 改变转差率调速 改变转差率的方法主要有三种：定子调压调速、转子电路串电阻调速和串级调速。下面分别介绍。 1定子调压调速定子调压调速 图为定子调压的机械特性曲线，由图可知对恒转矩负载而言，其调速范围很窄，实用价值不大，但对于通风机负载而言，其负载转矩TL随转速的变化而变化，如图中虚线所示。可见其调速范围很宽，所以目前大多数的风扇采用此法。 但是这种调速方法在电动机转速较低时，

6、转子电阻上的损耗较大，使电动机发热较严重，所以这种调速方法一般不宜在低速下长时间运行。 图 定子调压调速机械特性曲线 2转子串接电阻调速转子串接电阻调速 该方法仅适用于绕线形异步电动机，其机械特性如图所示。图中曲线是一束电源电压不变，而转子电路所串电阻值不同的机械特性曲线。从图中不难看出，当串入电阻越大时，稳定运行速度越低，且稳定性也越差。 转子串电阻调速的优点是方法简单，设备投资不高，工作可靠。但调速范围不大，稳定较差，平滑性也不是很好，调速的能耗比较大。在对调速性能要求不高的地方得到广泛的应用，如运输、起重机械等。 图 转子电路串接电阻改变转差率调速的机械特性 3串级调速串级调速 所谓串级调速就是在绕线异步电动机的转子电路中引入一个附加电动势Ef来调节电动机的转速，这种方法仅适于绕线异步电动机。 由异步电动机的等值电路可以求得 串级调速时 222222)(XsREsI222222)(XsREEsIf 当附加电动势的相位与转子电动势相位相反时，为 负值，使串电动势后的转子电流 小于原来的电流 ，则 ， ，直到 时，电动机在新的较低转速下稳定运行，实现降速的调速。 当附加电动势的相位与转子电动势相位相同时，为正值，使串电动势后的转子电流大于原来的电流，则 ， 直到 时，电动机在新的较高转速下稳定运行，实现升速的调速。 串级调