任务四 三相异步电动机调速控制电路的分析与调试

项目二

电气控制电路的设计与调试任务四三相异步电动机调速控制电路的分析与调试在生产过程中，很多设备都要求运行速度可调。要实现生产设备运行速度的可调主要有两种方法，一是通过机械变速箱换挡实现调速，二是通过电气控制实现调速，如采用多速电动机、变频调速等。现要求对几种常用的电气控制调速电路进行分析并按照控制电路完成电路接线与调试。A任务内容电气调速是指在同一负载下，改变电动机电气参数得到不同转速的方法。根据三相异步电动机转速公式：可知，三相异步电动机调速方法有变极调速、变差调速和变频调速三种。B任务分析1.双速电动机变极调速控制电路分析

对于笼形感应电动机来讲，可通过改变定子绕组的连接，即改变定子绕组中电流流动的方向，形成不同的磁极对数，来改变电动机的转速。

C任务实施(a)主电路

(b)控制电路

双速电动机变极调速控制电路C任务实施C任务实施（2）三相异步电动机变差调速控制电路

绕线式异步电动机可采用转子回路串电阻的方法来实现变差（指转差率的改变）调速。

C任务实施C任务实施3.变频调速控制

电动机交流变频调速技术是当今国内外广泛采用的调速方式。它是节电、改善工艺流程，提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和启动、制动性能，高效率、高功率因数、节电以及适用范围广等优点，取代直流调速成为当今最主要的调速方式。C任务实施交直交变频器内部由整流调压电路、滤波电路及逆变器电路三部分组成，整流调压环节将电网的交流电整流成电压可调的直流电，经滤波后再将直流电供给逆变器，逆变器则将直流电变换调制为频率和幅值都可变的交流电。C任务实施变频调速的控制方式

变频器根据电动机的外特性对供电电压、电流和频率进行控制。不同的控制方式所得到的调速性能、特性及用途是不同的。

按系统调速规律来分，变频调速主要有：（1）恒压频比(U／f)控制（2）矢量控制（3）直接转矩控制

C任务实施（1）恒压频比(U／f)控制

恒压频比(U／f)控制就是变频器的输出电压与频率的比值保持恒定(U／f=常数)，从而使电动机的磁通Φm基本保持恒定。所以这种调速属于恒转矩调速。其优点是电动机开环速度控制、结构简单、成本较低；缺点是系统性能不高，只能在额定频率以下调速，低速性能较差。它主要用于要求不高的场合，如风机、水泵的节能调速。

C任务实施（2）矢量控制

矢量控制，也称磁场定向控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度、磁场两个量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。C任务实施3）直接转矩控制直接转矩控制系统是继矢量控制之后发展起来的另一种高性能的交流变频调速系统。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为控制量来控制。直接转矩控制是直接在定子坐标系下分析交流电动机的模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算，它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。C任务实施直接转矩控制的优点在于：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电动机参数变化鲁棒性