三速电动机与控制线路

1、三速电动机与控制线路 三速电动机三速电动机 控制线路控制线路 三速电动机与控制线路 1. 改变磁极对数改变磁极对数 p 2. 改变转差率改变转差率 s 3. 改变电源频率改变电源频率 f1(变频调速变频调速) 调速方法：调速方法： n = (1 s) ns = (1 s) 60 f1 p 鼠笼电机鼠笼电机 调压调速调压调速 滑差电机调速滑差电机调速(电磁离合器调速电磁离合器调速) 转子串电阻调速转子串电阻调速 转子串电势调速转子串电势调速 变频机组变频机组 交交直直交变频交变频 交交交变频交变频 三速电动机与控制线路 改变定子的极对数，通常采用改变定子绕组联结的改变定子的极对数，通常采用改变定

2、子绕组联结的 方法来实现。转子为笼型，由于各根导条电流的空间分方法来实现。转子为笼型，由于各根导条电流的空间分 布取决于气隙主磁场的分布，故笼型转子所产生磁动势布取决于气隙主磁场的分布，故笼型转子所产生磁动势 的极对数与感生它的气隙磁场的极对数总是相等。也可的极对数与感生它的气隙磁场的极对数总是相等。也可 以在电动机上安装两组独立的绕组，各个绕组联结法不以在电动机上安装两组独立的绕组，各个绕组联结法不 同构成不同的极对数。同构成不同的极对数。 改变极对数改变极对数p都是成倍的变化，转速也是成倍的变化，都是成倍的变化，转速也是成倍的变化， 故为有级调速。故为有级调速。 变极调速变极调速 p f

3、ns 1 60 变极调速是一种通过改变定子绕组极对数来实现转变极调速是一种通过改变定子绕组极对数来实现转 子转速调节的调速方式。在一定电源频率下，由于同步子转速调节的调速方式。在一定电源频率下，由于同步 转速转速 与极对数成反比，因此，改变定子绕组极与极对数成反比，因此，改变定子绕组极 对数便可以改变转子转速。对数便可以改变转子转速。 三速电动机与控制线路 1 1 变极原理变极原理 NNSS x1a2 x2a1 X A (a) 2P=4 NS x1a2 x2a1 X A (b) 2P=2 NS x1a2 x2a1 XA (c) 2P=2 三速电动机与控制线路 上图上图a、b、c分别为三相异步电

4、动机变极前后定子绕组分别为三相异步电动机变极前后定子绕组 的接线图。其中，的接线图。其中， 代表代表A相的半相绕组，相的半相绕组， 代表代表A相相 的另一半相绕组。的另一半相绕组。 11x a 22x a 结论结论: : 只要改变定子半相绕组的电流方向便可以实只要改变定子半相绕组的电流方向便可以实 现极对数的改变。现极对数的改变。 为了确保定子、转子绕组极对数的同时改变以产生有为了确保定子、转子绕组极对数的同时改变以产生有 效的电磁转矩，变极调速一般仅适用于鼠笼式异步电动效的电磁转矩，变极调速一般仅适用于鼠笼式异步电动 机。机。 结论结论: : 对于三相异步电动机，为了确保变极前后转子的对于三

5、相异步电动机，为了确保变极前后转子的 转向不变，变极的同时必须改变三相绕组的相序。这主转向不变，变极的同时必须改变三相绕组的相序。这主 要是极对数的改变会引起相序发生改变所致。要是极对数的改变会引起相序发生改变所致。 三速电动机与控制线路 因为极对数为因为极对数为p时，如果时，如果A 、 B、C之间的相位关系之间的相位关系 为为00，1200，2400，如图（，如图（a）所示；则在极对数为）所示；则在极对数为2p时，时， A 、B、C之间的相位关系变为之间的相位关系变为00，2400，4800 （相当（相当 1200），如图（），如图（b）所示。显然，在极对数为）所示。显然，在极对数为p和和2

6、p下，下， A 、 B、C之间的相序相反，之间的相序相反， B、C两端应对调，以保证两端应对调，以保证 变速前后电动机的转向相同。变速前后电动机的转向相同。 A BC (a) P对极对极(b) 2P对极对极 A BC 三速电动机与控制线路 (1)三相异步电动机三相异步电动机Y/YY 接变极调速的接线接变极调速的接线 (2)三相异步电动机三相异步电动机 /YY 接变极调速的接线接变极调速的接线 变极接线方法变极接线方法 N U N I N I N I N I N I N I 2 N I 2 B A AAB B C CC 2p pp N U N I N I N I N I N I N I 2 N

7、I 2 B A AAB B C CC 2ppp N I 3 三速电动机与控制线路 三速电动机定子绕组接线图三速电动机定子绕组接线图 中速中速Y接法接法 高速高速YY接法接法 三速电动机的两套定子绕组三速电动机的两套定子绕组 低速低速接法接法 三速电动机与控制线路 变极调速时容许输出变极调速时容许输出 从充分利用电动机的角度出发，电动机在各种转速从充分利用电动机的角度出发，电动机在各种转速 下的电流均为额定电流（每个支路的电路）。设电源电下的电流均为额定电流（每个支路的电路）。设电源电 压压UN不变，变极前后电动机的效率和功率因数不变。不变，变极前后电动机的效率和功率因数不变。 容许输出时是指保

8、持电流为额定值条件下，调速容许输出时是指保持电流为额定值条件下，调速 前、后电动机轴上输出的功率和转矩。前、后电动机轴上输出的功率和转矩。 （1）Y/YY接变极调速接变极调速 N U N I N I N I N I N I N I 2 N I 2 B A AAB B C CC 2p pp 三速电动机与控制线路 为了确保电动机得到充分利用，每半相绕组中的电为了确保电动机得到充分利用，每半相绕组中的电 流应均为额定值，于是变极前后电动机的输出功率和输流应均为额定值，于是变极前后电动机的输出功率和输 出转矩分别满足下列关系：出转矩分别满足下列关系： 2 1 cos)2(3 cos3 1 1 2 2

9、NN NN YY Y IU IU P P 1) 2 9550 /() 9550 ( 22 2 2 s YY s Y YY Y n P n P T T 结论：结论：Y/YY接变极调速属于恒转矩调速方式，适接变极调速属于恒转矩调速方式，适 用于恒转矩负载。用于恒转矩负载。 从从2pp，因电动机的转差率很小，认为，因电动机的转差率很小，认为 nYY=2nY=2nS 三速电动机与控制线路 （2）/YY接变极调速接变极调速 N U N I N I N I N I N I N I 2 N I 2 B A AAB B C CC 2ppp N I 3 866. 0 2 3 cos)2(3 cos)3(3 1

10、1 2 2 NN NN YY IU IU P P 3) 2 9550 /() 9550 ( 22 2 2 s YY sYY n P n P T T 结论：结论：/YY接变极调速属于近似恒功率调速方式，接变极调速属于近似恒功率调速方式， 适用于恒功率负载适用于恒功率负载。 三速电动机与控制线路 3 变极调速的机械特性变极调速的机械特性 (1) YYY 变极变极 2P（串联）（串联） p（并联），（并联）， nsY nsYY=2nsY 。 N1N1/2 ，R，X (,) / 4 。 sm 不变，不变，UN不变。不变。 YmmYY Ym s XXR R XXR R s XXR R s 2 21 2

11、1 2 2 21 2 1 2 2 21 2 1 2 4/4/)4/( 4/ 三速电动机与控制线路 2 21 2 11 2 1 2 21 2 11 2 1 4/4/)4/(4/2 2 2 XXRR Um T XXRR Um T s mYY s Ym Ym s T XXRR Um 2 2 2 2 21 2 11 2 1 三速电动机与控制线路 2 21 2 21 2 2 1 XXRR RUm T s Yst 2 21 2 21 2 2 1 4/4/4/4/ )4/( 2XXRR RUm T s YYst stY s YYst T XXRR RUm T22 2 21 2 21 2 2 1 TmYY (

12、TstYY) 2 TmY (TstY) 。 三速电动机与控制线路 nsYnmY = smY nsY = sm nsY = sm ns nsYYnmYY = smYY nsYY = sm nsYY = sm 2ns Y mY mY mY sm mY sm mYY sm mYY YYm YY T n T ns T ns T ns T n 2 22 2ns T n O Y YY ns 三速电动机与控制线路 (2) YY 变极变极 2p p ，ns 2ns。 N1N1 /2 ，R，X (R，X) /4 。 sm 不变，不变，UN UN / 3 mmYY m s XXR R XXR R s XXR R

13、s 2 21 2 1 2 2 21 2 2 2 21 2 1 2 4/4/)4/( 4/ 三速电动机与控制线路 2 21 2 11 2 1 2 21 2 11 2 1 4/4/)4/(4/2 )3/( 2 2 XXRR Um T XXRR Um T N s mYY N s m m N s T XXRR Um 3 2 2 3 2 2 21 2 11 2 1 三速电动机与控制线路 2 21 2 21 2 2 1 XXRR RUm T N s st 2 21 2 21 2 2 1 4/4/4/4/ )4/()3/( 2XXRR RUm T N s YYst st N s YYst T XXRR RU

14、m T 3 2 3 2 2 21 2 21 2 2 1 TmYY (Tstyy) TmY (TstY) 2/3 。 三速电动机与控制线路 2ns T n O YY ns ns - -nm = sm ns nsYY- -nmYY = smYY nsYY m sm m m T ns T n 33 3 2 2 m sm m sm mYY mYY YY T ns T ns T n 三速电动机与控制线路 小结小结 (1) 调速方向调速方向 YYY ()：n Y () YY ： n (2) 调速范围调速范围 D = 2 4 (3) 调速的平滑性调速的平滑性 平滑性差。平滑性差。 (4) 调速的稳定性调速的

15、稳定性 稳定性好。稳定性好。 三速电动机与控制线路 形低速启动形低速启动 Y形中速运转过渡形中速运转过渡 YY形高速运转形高速运转 控制线路控制线路 三速电动机与控制线路 L1 L2 L3 KM1 QS FU1 FU2 KM2 KM1 低速低速Y 中速中速 YY 高速高速 KM3 KM3 KM2KM3 KM1 KM1 KM2 SB4 KM1 KT2 SB2SB3SB1 U3 W1 V1U1 V2 V4U4 U2 W2 W4 KM4 333 KM4 KM4 KM2 KM3 KM4 按下按下SB3 KT2线圈得电线圈得电 KT1 KT2KT1 KT1 KM2 KM3 KM2 KM3 KT2 KT1

16、 KT2 M 3 KH KH 三速电动机与控制线路 L1 L2 L3 KM1 QS FU1 FU2 KM2 KM1 低速低速Y 中速中速 YY 高速高速 KM3 KM3 KM2KM3 KM1 KM1 KM2 SB4 KM1 KT2 SB2SB3SB1 U3 W1 V1U1 V2 V4U4 U2 W2 W4 KM4 333 KM4 KM4 KM2 KM3 KM4KT1 KT2KT1 KT1 KM2 KM3 KM2 KM3 KT2 KT1 KT2 KT2瞬时闭合触头瞬时闭合触头 闭合闭合 KT1线圈得电线圈得电 M 3 KH KH 三速电动机与控制线路 L1 L2 L3 KM1 QS FU1 FU

17、2 KM2 KM1 低速低速Y 中速中速 YY 高速高速 KM3 KM3 KM2KM3 KM1 KM1 KM2 SB4 KM1 KT2 SB2SB3SB1 U3 W1 V1U1 V2 V4U4 U2 W2 W4 KM4 333 KM4 KM4 KM2 KM3 KM4KT1 KT2KT1 KT1 KM2 KM3 KM2 KM3 KT2 KT1 KT2 KT1瞬时闭合触头瞬时闭合触头 闭合闭合 KM1线圈得电线圈得电 M 3 KH KH 三速电动机与控制线路 L1 L2 L3 KM1 QS FU1 FU2 KM2 KM1 低速低速Y 中速中速 YY 高速高速 KM3 KM3 KM2KM3 KM1

18、KM1 KM2 SB4 KM1 KT2 SB2SB3SB1 U3 W1 V1U1 V2 V4U4 U2 W2 W4 KM4 333 KM4 KM4 KM2 KM3 KM4KT1 KT2KT1 KT1 KM2 KM3 KM2 KM3 KT2 KT1 KT2 KM1触头动作触头动作 形低速启动形低速启动 松开松开SB3 M 3 KH KH 三速电动机与控制线路 L1 L2 L3 KM1 QS FU1 FU2 KM2 KM1 低速低速Y 中速中速 YY 高速高速 KM3 KM3 KM2KM3 KM1 KM1 KM2 SB4 KM1 KT2 SB2SB3SB1 U3 W1 V1U1 V2 V4U4 U

19、2 W2 W4 KM4 333 KM4 KM4 KM2 KM3 KM4KT1 KT2KT1 KT1 KM2 KM3 KM2 KM3 KT2 KT1 KT2 经经KT1整定时间整定时间 KT1延时断开触头延时断开触头 分断分断, KM1线圈失电线圈失电 KT1延时闭合触头延时闭合触头 闭合闭合, KM2线圈得电线圈得电 M 3 KH KH 三速电动机与控制线路 L1 L2 L3 KM1 QS FU1 FU2 KM2 KM1 低速低速Y 中速中速 YY 高速高速 KM3 KM3 KM2KM3 KM1 KM1 KM2 SB4 KM1 KT2 SB2SB3SB1 U3 W1 V1U1 V2 V4U4 U2 W2 W4 KM4 333 KM4 KM4 KM2 KM3 KM4KT1 KT2KT1 KT1 KM2 KM3 KM2 KM3 KT2 KT1 KT