三相异步电动机调速

1、2021年12月30日星期四1异步电动机2021年12月30日星期四2三相异步电动机的调速特性00nnnS由基本公式由基本公式 pfn600)1 (60Spfn2021年12月30日星期四3异步电动机的转速：异步电动机的转速：spfn1601 异步电动机的调速异步电动机的调速(1)(1)改变供电电源的频率改变供电电源的频率f f(2)(2)改变电动机的极对数改变电动机的极对数p p （仅适用于笼型）（仅适用于笼型）(3)(3)改变转差率改变转差率s s：改变外施电压：改变外施电压U1U1 在转子外串附加电阻在转子外串附加电阻 在转子外串附加电动势在转子外串附加电动势异步电动机的调速方法：异步电

2、动机的调速方法：2021年12月30日星期四4一、变极调速（笼型）一、变极调速（笼型） 定子绕组需有特殊的绕法，使绕组的极对数能随外定子绕组需有特殊的绕法，使绕组的极对数能随外部接线的改变而改变。属于部接线的改变而改变。属于有级调速有级调速，具有两种不，具有两种不同转速的电动机称为双速电动机。同转速的电动机称为双速电动机。 变极调速一般变极调速一般适用于笼型适用于笼型异步电动机异步电动机（其转子极对数可自动改变）（其转子极对数可自动改变） 变极电机定子绕组的绕制有两种方法：变极电机定子绕组的绕制有两种方法：1双绕组变极双绕组变极2单绕组变极单绕组变极spfn16012021年12月30日星期四

3、51双绕组变极双绕组变极 定子上有两套极对数不同相互独立的绕组，定子上有两套极对数不同相互独立的绕组，每次运行只用其中一套每次运行只用其中一套 绕组设计较方便，但材料利用率较差，很绕组设计较方便，但材料利用率较差，很少使用。少使用。2021年12月30日星期四62单绕组变极单绕组变极 一套定子绕组，通过不同接法构成不同极对数一套定子绕组，通过不同接法构成不同极对数 变极电动机为鼠笼式转子，它的转子可以随着变极电动机为鼠笼式转子，它的转子可以随着定子极对数的改变而自动改变极对数。定子极对数的改变而自动改变极对数。x1x1x1x1x2x2x2x22021年12月30日星期四7 三相绕组变极的两种接

4、法三相绕组变极的两种接法1 1）低速时）低速时，高速时，高速时YYYY2 2）低速时）低速时Y Y ，高速时，高速时YYYY为使电机转向不变，须为使电机转向不变，须任意对调两相输入（绕任意对调两相输入（绕组空间电角度变化）组空间电角度变化）2021年12月30日星期四8变磁极对数调速变磁极对数调速(1)(1)方法方法: : 改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接, ,可以得到两个不同的磁极可以得到两个不同的磁极对数对数. .(2)(2)多速电动机多速电动机: : 最多在电动机中嵌入最多在电动机中嵌入两套绕组两套绕组, ,使绕组有不同使绕组有不同的连接的连接, ,可分别得到双速可分别得到双速, ,

5、三速三速, ,四速电动机四速电动机, ,双速应双速应用较多用较多. .)1 (60Spfn2021年12月30日星期四9变磁极对数调速特点特点: : 结构简单结构简单, ,效率高效率高, ,特性好特性好; ;体积大体积大, ,价格高价格高. .在中小机床在中小机床上应用比较多上应用比较多. .双速电动机的高低速转换双速电动机的高低速转换, ,一般是先低速一般是先低速, ,再转换为高速再转换为高速. .YY/2021年12月30日星期四102).2).转子电路串电阻转子电路串电阻( (变转差率变转差率) )调速调速(1)(1)应用范围应用范围: : 只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动

6、机. .(2)(2)原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同. . 线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电阻, ,适当增大电阻的容适当增大电阻的容量量, ,可作调速电阻用可作调速电阻用. .(3)(3)特点特点: : 结构简单结构简单, ,动作可靠动作可靠; ;是有级调速是有级调速. .(4)(4)应用应用: : 用于重复短时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械, ,如起重机械如起重机械. .)1 (60Spfn2021年12月30日星期四1121U2021年12月30日星期四122021年12月30日星期四132021年12月30日星期

7、四142021年12月30日星期四1521fsfadEadE2021年12月30日星期四163).3).变频调速变频调速(1)(1)原理原理: : 由上式可知由上式可知, ,改变交流电源的频率改变交流电源的频率, ,就可以平滑地调就可以平滑地调节电动机的转速节电动机的转速. .(2)(2)一般采用频率和电压同时改变的变频电源一般采用频率和电压同时改变的变频电源. .(3)(3)应用范围应用范围: : 用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机. .组成组成SCR-MSCR-M调速系统调速系统. .)1 (60Spfn2021年12月30日星期四17 变频调速 改变三相异步电动机电源频率，可以改变

8、旋转磁通势的同步改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。从基频向上调，也可以从基频向下调。 变频调速的优点是无级变速，变速范围大，且具有较硬变频调速的优点是无级变速，变速范围大，且具有较硬的机械特性。的机械特性。 变频调速的缺点是有一套专门的变频电源，调速系统较变频调速的缺点是有一套专门的变频电源，调速系统较为复杂，设备投资较高。为复杂，设备投资较高。s)(pfs)(nn1601112021年12月30日星期四18 1. 1. 从基频向下

9、变频调速从基频向下变频调速 我们知道，三相异步电动机每相电压：我们知道，三相异步电动机每相电压： 降低电源频率时，必须同时降低电源电压。降低电源电压降低电源频率时，必须同时降低电源电压。降低电源电压 有两种控的制方法。有两种控的制方法。 保持保持 = =常数常数 ：mNkNfEU1111144. 411fEsrxsrEfpmnsrImPTM22222221112221126022222221111112222221111222rxssrsrfEpfmpfmxsrsrfEpfm2021年12月30日星期四19n上式是保持气隙每极磁通为常数变频调速时的机械特性方程式。上式是保持气隙每极磁通为常数变

10、频调速时的机械特性方程式。下面根据该方程式，具体分析一下最大转矩下面根据该方程式，具体分析一下最大转矩T Tm m及相应的转差率及相应的转差率s sm m。n最大转矩处最大转矩处 ，对应的转差率为，对应的转差率为s sm m，即：，即：0dsdT22xrsm222111112xxfEpfmTm常数2211121221LfEpmn最大转矩处的转速降落为：最大转矩处的转速降落为：常数pLrpfxrnsnmm602602212212021年12月30日星期四20n当改变频率时，若保持当改变频率时，若保持 =常数，最大转矩常数，最大转矩 常数，与频率常数，与频率无关，并且最大转矩对应的转速降落相等，也

11、就是不同频率的各条无关，并且最大转矩对应的转速降落相等，也就是不同频率的各条机械特性是平行的，硬度相同。根据上式画出保持恒磁通变频调速机械特性是平行的，硬度相同。根据上式画出保持恒磁通变频调速的机械特性，如图所示。这种调速方法机械特性较硬，在一定的静的机械特性，如图所示。这种调速方法机械特性较硬，在一定的静差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。由于频率可以连续调节，差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。由于频率可以连续调节，因此变频调速为无级调速，平滑性好。另外，电动机在正常负载运因此变频调速为无级调速，平滑性好。另外，电动机在正常负载运行时，转差率行时，转差率s较小，因此转差功率较小，效率较

12、高。较小，因此转差功率较小，效率较高。 n经分析，恒磁通变频调速是属于为恒转矩调速方式。即当：经分析，恒磁通变频调速是属于为恒转矩调速方式。即当： 时，时，11fEmT2021年12月30日星期四21n2. 从基频向上变频调速从基频向上变频调速 ：n 升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持电压为持电压为UN不变，频率越高，磁通不变，频率越高，磁通m越低，是一种降低磁通升越低，是一种降低磁通升速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。n保持不变升高频率时，电动机电磁转矩保持不变升高频

13、率时，电动机电磁转矩n 221221122112xxsrrfsrpUmT22121111211221xxrrffpUmTm2021年12月30日星期四22212112111221fxxfpUm212221212xxrxxrrSm1211212fLLfrn因此，频率越高时，因此，频率越高时， 越小，越小， 也减小，最大转矩对应的转速降落也减小，最大转矩对应的转速降落为为mTmS2021年12月30日星期四23n根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近似平行，如图所示。段近似平行，如图所示。常数pfLLfrnsnmm1212216

14、02n根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近似平行，如图所示。似平行，如图所示。 2021年12月30日星期四24 机械特性曲线机械特性曲线22112111211max21xcxrrcUpmT22112121xcxrrcsk恒转矩调速恒转矩调速恒功率调速恒功率调速2021年12月30日星期四25n综上所述，三相异步电动机变频调速具有以下几个特点：综上所述，三相异步电动机变频调速具有以下几个特点： 从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向上调速，近从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；似

15、为恒功率调速方式； 调速范围大；调速范围大； 转速稳定性好；转速稳定性好； 运行时小，效率高；运行时小，效率高； 频率可以连续调节，变频调速为无级调速。频率可以连续调节，变频调速为无级调速。2021年12月30日星期四26 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 Y132M-4型电动机型电动机三相异步电动机三相异步电动机型号型号 Y132M-4 功率功率7.5KW 频率频率50Hz电压电压380V 电流电流15.4A 接法接法转速转速1440 r/min 绝缘等级绝缘等级 B 工作方式：连续工作方式：连续功率因数功率因数 0.85 效率效率(%) 87 年年 月月 编号编号 XX电机

16、厂电机厂2021年12月30日星期四271. 型号型号：表明不同用途，不同环境。表明不同用途，不同环境。三相异步电动机三相异步电动机机座中心高机座中心高机座长度代号机座长度代号磁极数磁极数Y 132 M-4磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分分）转/( 600pfn 2021年12月30日星期四283. 联接方式：联接方式：Y/ 接法：接法： Y 接法：接法： 接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：2021年12月30日星期四29转差率转差率0.04 150014401500s2. 转速转速: 电机轴

17、上的转速（电机轴上的转速（n)。如：如： n =1440 转转/分分2021年12月30日星期四30图图1 图图22021年12月30日星期四314. 额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压. 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的定值的 5 。线线电电压压AZBYXC相相电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。2021年12月30日星期四3211IUNfU111

18、44.4电压波动对电动机的影响电压波动对电动机的影响1U1I11IUsnnns02E202sEE 2I1I1Un小1U大1UTnI2021年12月30日星期四335. 额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48. 6/A2 .11/ 表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电，相电流为流为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定功率：额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（ ），不等于从电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功