船舶电机与拖动 第2版 课件 8 电机的典型控制电路

第八章电机的典型控制电路主要内容1电动机正反转控制电路2压力水柜水位自动控制电路3空压机自动控制电路4异步电机Y－Δ换接起动控制电路5电动机互为备用自动切换控制电路

大部分电机的起动控制采用如图7-23所示的直接起动控制，主回路配有断路器、熔断器、接触器和热继电器，可实现短路、起停、过载和缺相保护和控制；控制回路使用起动按钮、停止按钮、接触器及其自保触点实现自锁控制，并使用变压器使其电源与主回路隔离，以保障操作的安全，避免主回路受影响。

第一节电动机的直接起动控制

说明：鼠笼式异步电动机Y-△降压起动控制电路是异步电动机最常见的降压起动电路之一。该电路有三种常见的基本构成形式。虽然Y-△降压起动适用于轻、空载起动，起动转矩不大，但船上大容量的各种泵的起动，对起动转矩要求不高，采用Y-△降压起动非常适合。书上介绍的是采用通电延时时间继电器控制的基本构成，同时具有两地点控制功能，且带有停止与运行的指示灯作为状态指示。索引

第二节 三相异步电动机的星－三角启动控制

绕线式异步机采用转子回路串电阻起动，起动时将所有电阻全部串入，随着转速的升高，逐段切除串入电阻，直到所有电阻全部切除，再通过举刷装置短接转子三相绕组。第三节三相绕线异步电动机的转子串电阻起动控制

绕线式异步机也可采用转子回路串频敏变阻器自动起动，起动完毕再将频敏变阻器切除。频敏变阻器的阻值可随频率升高自动减小。索引

第四节鼠笼式异步电动机的起动控制

一、高起动转矩鼠笼电动机由于普通鼠笼式异步电动机虽然起动时电流很大，但起动时功率因数较低，起动转矩并不很大，但有些机械设备如起重机等，不仅要求拖动的电机具有较大的起动转矩，而且要求电机有较高的耐冲击性能，为此要改善普通鼠笼式异步电动机起动性能，通常对转子笼导条采用截面小而电阻率大的合金铝或黄铜制成。因为R2大，所以，起动电流Ist小，而起动力矩Tst大，但R2大会使机械特性变软，转差率Sn变大，故称为高转差率鼠采笼电动机。这种电动机的转子电阻R2大，它的铜损耗也随之增大，造成电动机的效率降低。这种电机用于冲击性负载，如甲板机械，锚机，缆机等。索引

第四节鼠笼式异步电动机的起动控制

二、深槽式和双笼式异步电动机1、深槽式异步电动机索引

第四节鼠笼式异步电动机的起动控制

二、深槽式和双笼式异步电动机2、双笼式异步电动机第五节电机的调速控制

调速方法：由异步电动机的转速表达式：n=(1-s)n1=60f1/p，可知，调速有两类：①.改变转差率s调速，②.改变同步转速n1的调速。改变转差率s调速的实现方法又有：①.改变电源电压U1调速，②.绕线式异步电动机转子回路串电阻R2的调速。由n1=60f1/p可知，改变同步转速n1的调速又有：①.改变极对数p调速，②.改变电源电压的频率f1调速。索引

电动机的机械特性与负载特性曲线

系统维持稳定运行的条件为：在该交点所对应的转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL

。电动机的电磁转矩T；负载转矩为TL电动机的机械特性负载特性曲线1、改变转差率调速：

不论是变U1还是串电阻R2调速，都属于改变s调速。调速前后，机械特性的理想空载转速n0(或磁场同步转速n1)不变，但特性运行段的硬度减小。变U1调速为无级调速，串电阻R2调速则为有级调速。

改变s调速适合带通风机负载(TL1)，带恒转矩负载时，轻空载调速不明显。

（1）变极调速原理：

改变定子绕组极对数p调速仅适用于双速或多速鼠笼式异步电动机。双速电机定子绕组为两个半相绕组构成，可进行不同连接，得到极对数成倍改变的两种连接形式的绕组。2、改变同步转速的调速

变极调速说明：变极调速前后，由于极对数变化一倍，相同距离两槽之间的电角度也变化一倍。原来超前120°电角度的绕组，变极后超前240°电角度，即变成滞后120°电角度；原来超前240°电角度的绕组，变极后超前480°电角度，即变成超前120°电角度或滞后240°电角度。也就是说，变极前后，绕组的相序变反，为了保持转向不变，应将三条电源线的任意两条对调。

变极调速形式：变极调速有两种连接变换形式：Y-YY和△-YY。Y-YY属于恒转矩调速；△-YY属于恒功率调速。其中，YY绕组极对数较少，为高速绕组；△绕组极对数比YY时的极对数多一倍，∴p△≈pYY。

变极调速特点：变极调速的特点是：控制设备简单可靠，有一定的调速范围，调速前后机械特性的硬度不变，但不能实现平滑的无级调速，属于有级调速。而且，恒功率变极调速时，所拖动的负载达到半载或以上(额定转矩一半及以上)，就不允许上高速，否则电机绕组将因过载而损坏。

虽然如此，在调速要求不高场合，如船舶起货机和锚机，常见变极调速应用。尤其是采用三速变极调速电机的交流起货机和锚机。

（2）变频调速：在交流调速方法中，变频调速是性能最理想的调速。特点是：可实现无级平滑调速，调速范围大，机械特性硬度在调速时不变。

变频调速采用变频器作为变频电源。基频(额定频率)以上，为恒功率调速；基频以下为恒转矩调速，保持U1/f1=常数。但转速较低时Tmax略有减小，解决方法是，保持E1/f1=常数。

现代通用变频器大都是采用二极管整流和由快速全控开关器件IGBT或功率模块IPM组成的PWM逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器，采用的变频控制方式多为V/f控制。内部控制基本采用单片机或专用微处理芯片，完全实现了全数字控制。所谓“通用”，包含着两方面的含义：①可以和通用的笼型异步电机配套使用；②具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。由于应用普及，通用变频器已经占领了全世界0.5～500kVA范围内的中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。索引

1、通用变频器与变频电机

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（1）变频器的主要组成和各主要器件的作用变频器外部控制端子索引

2、通用变频器的外部接线变频器输出信号端子索引

2、通用变频器的外部接线变频器的控制面板是变