《电气控制技术项目化教程（智媒体版）》课件 项目7：电动机的调速控制电路

项目七：电动机的调速控制电路《电气控制技术项目化教程》目录变极调速控制电路变频调速控制电路127.1变极调速控制电路一、任务引入

机床控制电路常常需要笼形电动机有低速和高速两种运行速度，用已学电气控制的知识设计双速电机的切换控制电路设计。二、知识目标与技能目标知识目标：学习和掌握变极调速的原理；要求学生掌握变极调速的三角形、星形和双星形三种接法，变极调速控制线路的结构和接线，能够正确分析各控制电路的工作原理，会在实际应用中检测、维修和设计相应的控制线路。技能目标：通过对变极调速常用的三角形、星形和双星形控制电路特点的分析，了解变极调速的接线方式，能够安装变极调速的控制线路，能够进行控制线路的故障检测和排除故障。三、

项目分析

1、变极调速原理

采用变极调速方法的电动机称作多速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。

变极调速是通过改变定子空间磁极对数的方式改变同步转速，达到调速的目的。改变定子绕组的磁极对数通常用改变定子绕组的接线方式来实现。

电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速就下降一半，从而引起异步电动机转子转速的下降。显然，这种调速方法只能一级一级地改变转速，而不能平滑地调速。

上图（a）为双速电机定子绕组结构示意图，改变接线方法可获得两种接法：(b)为三角形接法，磁极对数为2对极，同步转速为1500r/min，是一种低速接法；(c)为双星形接法，磁极对数为1对极，同步转速为3000r/min，是一种高速接法。2、双速电机的结构原理四、项目实施1．双速电机手动控制变极调速线路设计：如图所示：左侧主回路中KM1主触点闭合，电动机定子绕组连接成三角形接法，磁极对数为2对极，同步转速为1500r/min；KM2和KM3主触点闭合，电动机定子绕组连接成双星形接法，磁极对数为1对极，同步转速为3000r/min。

线路动作原理分析：

当按下SB3复合按钮时，SB3接通KM1线圈并自锁，主回路KM1主触点闭合，同时SB3断开接触器KM2和KM3线圈（互锁），接触器KM2和KM3主回路的主触点断开，电动机定子绕组连接成三角形接法，磁极对数为2对极，同步转速为1500r/min；电机低速运行；

而当按下SB2复合按钮时，

SB2接通接触器KM2和KM3线圈得电并自锁，主回路KM2和KM3主触点闭合，同时接触器KM1线圈失电（互锁），主回路KM1主触点断开，电动机定子绕组连接成双星形接法，磁极对数为1对极，同步转速为3000r/min，电动机高速运行。线路动作过程总结如下：2、双速电机自动控制变极调速线路设计：双速电机自动控制变极调速线路如图所示。SA有三个位置：中间位置所有接触器和时间继电器都不接通，电动机处于停止状态；低速位置接通KM1线圈电路，其触点动作的结果是电动机定子绕组接成三角形，以低速运转；高速位置接通KM2，KM3和KT线圈，电动机定子绕组接成双星形，以高速运转。

但应注意的是该线路高速运转必须由低速运转过渡。3．三速三相交流异步电动机调速线路

三速电机定子槽安装有两套绕组，分别是三角形绕组和星形绕组，其结构如图(a)所示。低速运行按图(b)所示接线，定子绕组为三角形接法。中速运行按图(c)所示接线，定子绕组为星形接法。高速运行按图(d)所示接线，定子绕组为双星形接法。动作原理分析：

图中SB1，SB2，SB3分别为低速、中速、高速按钮，KM1，KM2，KM3分别为低速、中速、高速接触器。

按下任何一个速度起动控制按钮，对应的接触器线圈得电，其自锁和互锁触点动作，完成对本线圈的自锁和对另外接触器线圈的互锁，主电路对应的主触点闭合，实现对电动机定子绕组对应的接法，使电动机工作在选定的转速下。显然，这套线路中从任何一种速度要转换到另一种速度时，必须先按下停止按钮，因为三个接触器之间是电气互锁的。五、项目小结变极调速的原理，磁极对数增加一倍，同步转速就下降一半，从而引起异步电动机转子转速的下降；双速电机改变接线方法可获得两种接法：三角形接法，磁极对数为2对极，是一种低速接法；双星形接法，磁极对数为1对极，是一种高速接法；三速三相交流异步电动机调速线路，分别为低速、中速、高速三种速度，低速运行定子绕组为三角形接法，中速运行定子绕组为星形接法，高速运行定子绕组为双星形接法；变极调速的变极调速是通过改变定子绕组的接线方式改变电动机的极数从而实现电动机转速的变化,该方法属于有级调速。六、能力测试1、变极调速的原理是什么？双速和3速电动机的调速原理是什么？2、设计双速电动机控制线路要求分别用两个按钮操作电动机的高速起动和低速起动，用一个总停按钮控制电动机的停止。

项目七：电动机的调速控制电路主讲人：孙小春副教授《电气控制技术项目化教程》陕西省教育厅创新创业课程目录变极调速控制电路变频调速控制电路127.2变频调速控制电路一、任务引入在自动化控制中，由于生产工艺的需求，常常需要控制电动机以不同的速度来运行，即要求在一个生产过程要有不同的多段速度要求。例如，某化工厂的工业离心机在运行过程中，具体要求是：按下起动按钮，电动机以30Hz的速度运行；8s后转为40Hz的速度运行；再过10s后转为50Hz的速度运行；10s后停止运行。运行中若按停止按钮，电动机即时停止。使用变频器可以方便的实现多段速的控制运行。二、知识目标与技能目标知识目标：要求学生了解变频器的原理、分类、变频器多段速参数设置；要求学生会在实际应用中进行变频控制线路的设计，检测、维修。技能目标：三相异步电动机和变频器的多段速控制电路设计、安装和电路功能调试，以及故障检测和排除。三、

项目分析

要实现电动机的多段速控制可以使用变频调速技术，变频调速的功能是将电网电压提供的恒压恒频交流电变换为变压变频的交流电，它是通过平滑改变异步电动机的供电频率f来调节异步电动机的同步转速n0，从而实现异步电动机的无级调速。

变频调速技术日趋成熟，故把实现交流电动机调速装置做成产品即变频器。变频器是解决交流电动机调速和启动的最好控制设备，也是目前发展最为迅速的技术之一，它的特点是：输出电压、电流、频率连续可调；启动电流从零开始；节约电能。三、

项目分析

（一）、变频器的分类

按变频器的变频原理来分，它可分为交-交变频器和交-直-交变频器。

交-交变频器和交-直-交变频器的结构如下图所示。（一）、变频器的分类

1、交-交变频器

交-交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路。因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高。

2、交-直-交变频器

交-直-交变频器也称间接变频器,它先将电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再进行逆变才能转换为变频变压的交流电。

交-直-交变频器根据滤波环节不同分电压型和电流型。交-直-交电压型变频器不仅被广泛地应用于电力拖动调速系统中，而且也普遍用于高精度稳频稳压电源和不停电电源。三、

项目分析

（二）、变频器和电动机的连接

如图，R、S、T是三相交流电源输入端，U、V、W是变频器三相交流电输出端。近年来变频调速技术发展很快，目前主要采用图9-11、图9-12所示的变频调速电路。四、项目实施（一）、设计思路

本项目要求实现离心机电动机三速运行。离心机三种转速可以按顺序执行，运行时按停止按钮随时停机，属顺序控制。

电动机转速可用PLC控制变频器来实现。三种转速可用变频器多段速度参数Pr.4、Pr.5、Pr.6来预置，由PLC分别给RH、RM、RL端子开关信号来选择速度。变频器7段速度与速度参数及RH、RM、RL组合的关系如右表所示：速度参数速度端子状态RHRMRL速度1Pr.4100速度2Pr.5010速度3Pr.6001速度4Pr.24011速度5Pr.25101速度6Pr.26110速度7Pr.27111备注“1”表示外接开关接通，“0”表示外接开关断开变频器7段速度与速度参数及RH、RM、RL组合的关系表（一）、设计思路PLC的I/O端分配如右表：1、设置SB1、SB2分别为启动电机按钮、停止按钮，输入端子为X0、X1；2、输出端子分别为Y0、Y1、Y2和Y3，分别对应连接变频器STF（正转）端子，RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）端子。输入端分配（I）输出端分配（O）外接元件输入端子外接元件输出端子起动按钮SB1X0变频器STF端子Y0停止按钮SB2X1变频器RH端子Y1

变频器RM端子Y2

变频器RL端子Y3四、项目实施PLC的I/O端分配表四、项目实施（二）、电气控制电路设计

PLC和变频器控制电动机接线图：

四、项目实施（三）、项目器材项目器材清单列表：序号符号器材名称型号、规格、参数单位数量备注1PLC可编程控制器FX2N-48MR台1

2FR-E740变频器三菱FR-E740-0.75K台1

3M交流电动机Y-112M-4380V台1

4QF空气断路器DZ47-D25/3P个1

5SB1按钮开关LA39-11个1动合6SB2按钮开关LA39-11个1动断7

计算机装有GXDeveloper软件台1

8

连接导线

条若干

四、项目实施（四）、程序编写可以看到，程序采用顺序结构，第0行X1按钮总停；8行初始化；11行X0按钮启动；S20是低速运行6秒部分，然后运行S22；S22是中速运行10秒部分，然后运行S24；S24是高速运行10秒部分；然后停止。四、项目实施（五）、程序调试1、设置变频器参数：上限频率Pr1=60Hz；下限频率Pr2=10Hz；基准频率Pr3=50Hz；操作模式选择Pr79=3；多段速度设定Pr4=50Hz；多段速度设定Pr5=40Hz；多段速度设定Pr6=30Hz。2．输入程序并传送到PLC，然后运行调试，看是否符合要求，否则要检查接线、变频器参数及PLC程序，直至按要求运行。五、项目小结

首先以项目设计为驱动，讲解了变频器的结构和分类。常用的变频器有交-直-交变频器和交交变频器。交-直-交变频器也称间接变频器，它先将电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再进行逆变才能转换为变频变压的交流电，是目前广泛采用的变频方式；交-交变频器也称直接变频器，把频率固定的交流电直接变换成频率和电压连续可调的交流电。主要优点是没有中间环节，变换效率高。但连续可调的频率范围窄，通常为额定频率的l/2以下，主要适用于电力牵引等容量较大的低速拖动系统中。五、项目小结

再通过具体任务实施讲解了电动机多段速控制的实现过程和变频器的使用方法。