第28讲 三相异步电动机的调速之一.

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1、第第28讲讲 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速之一之一 1、变极对数调速、变极对数调速 2、变转差率调速、变转差率调速 在宽调速和快速可逆拖动系统中，多采用直流电动机在宽调速和快速可逆拖动系统中，多采用直流电动机拖动，主要是因为直流电动机具有良好的调速性能。拖动，主要是因为直流电动机具有良好的调速性能。 但是直流电动机存在价格高、维护困难、需要专门的但是直流电动机存在价格高、维护困难、需要专门的直流电源等缺点。直流电源等缺点。 而交流电动机具有价格低、运行可靠、维护方便等一而交流电动机具有价格低、运行可靠、维护方便等一系列优点。又由于电力电子技术和计算机技术的日益成熟，系列优点。又由于

2、电力电子技术和计算机技术的日益成熟，交流电动机越来越多的应用在上述领域，逐渐取代了直流交流电动机越来越多的应用在上述领域，逐渐取代了直流调速。调速。 交流电动机调速分为异步电动机调速和同步电动机调速，交流电动机调速分为异步电动机调速和同步电动机调速，根据二者的结构特点，异步电动机一般应用于调速，而同根据二者的结构特点，异步电动机一般应用于调速，而同步电动机一般应用于伺服。步电动机一般应用于伺服。 异步电动机的转速公式：异步电动机的转速公式：由此可知，异步电动机主要有下列三种基本调速方法：由此可知，异步电动机主要有下列三种基本调速方法： （1）改变定子极对数）改变定子极对数p调速；调速； （2）

3、改变转差率）改变转差率s调速；调速； （3）改变电源频率）改变电源频率f1调速。调速。 其中，其中，改变转差率改变转差率s调速调速包括绕线转子电动机的包括绕线转子电动机的转子串电转子串电阻调速阻调速和和定子调压调速定子调压调速。另外，还有一种调速方法叫做。另外，还有一种调速方法叫做双馈双馈调速调速（如（如串级调速串级调速），属于改变理想空载转速的方法。），属于改变理想空载转速的方法。116011()()fnnssp 在电源频率在电源频率f1不变的条件下，改变电动机的极对数不变的条件下，改变电动机的极对数p，电动机的同步转速电动机的同步转速n1就会变化，从而实现转速的调节。就会变化，从而实现转速

4、的调节。变极对数调速的方法有：变极对数调速的方法有：（1）定子铁心槽内嵌放不同极数的三相绕组；）定子铁心槽内嵌放不同极数的三相绕组；（2）改变定子绕组的接法来改变极数（多速电机）。）改变定子绕组的接法来改变极数（多速电机）。注意：注意： 由电机学原理可知，只有定子和转子具有相同的极由电机学原理可知，只有定子和转子具有相同的极数时，电动机才具有恒定的电磁转矩。由于鼠笼式异步数时，电动机才具有恒定的电磁转矩。由于鼠笼式异步电动机的转子极数能自动地跟随定子极数的变化，所以电动机的转子极数能自动地跟随定子极数的变化，所以变极对数调速只能用于鼠笼式电动机。变极对数调速只能用于鼠笼式电动机。 以以4极变极

5、变2极为例说明定子绕组的变极原理。如图所示，极为例说明定子绕组的变极原理。如图所示，为为4极电机极电机U相绕组的两个线圈，每个线圈代表相绕组的两个线圈，每个线圈代表U相绕组的相绕组的一半，称为半相绕组。一半，称为半相绕组。1、变极原理、变极原理 两个半相绕组两个半相绕组顺向串联（头尾相顺向串联（头尾相接）时，根据线圈接）时，根据线圈中电流方向，定子中电流方向，定子绕组产生绕组产生4极磁场，极磁场，即即2p=4，方向如图，方向如图所示。所示。 如果将两个半如果将两个半相绕组的连接方式相绕组的连接方式改变，使其中的一改变，使其中的一个半相绕组个半相绕组U2、U2中电流反向，此时中电流反向，此时定子

6、绕组便产生定子绕组便产生2极磁场。由此可见，极磁场。由此可见，使定子每相的一半使定子每相的一半绕组中电流改变方绕组中电流改变方向，就可以改变磁向，就可以改变磁极对数。极对数。2、三种常用的变极对数接线方法、三种常用的变极对数接线方法 如图所示，图如图所示，图(a)表示由单星形联结改接成并联的双星表示由单星形联结改接成并联的双星形联结；图形联结；图(b)表示由单星形联结改接成反向串联的单星形表示由单星形联结改接成反向串联的单星形联结；图联结；图(c)表示由三角形联结改接成双星形联结。由图可表示由三角形联结改接成双星形联结。由图可见，三种方法都是使每相的一半绕组内的电流改变了方向，见，三种方法都是

7、使每相的一半绕组内的电流改变了方向，因而定子磁场的极对数减少了一半。因而定子磁场的极对数减少了一半。注意：注意：当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序(对调对调任意两相绕组出线端任意两相绕组出线端)，以保证调速前后电动机的转向不变。，以保证调速前后电动机的转向不变。 原因如下：例如，当原因如下：例如，当p=1时，时，U、V、W三相绕组在空间分布的电角三相绕组在空间分布的电角度依次为度依次为00、1200、2400；而当变为；而当变为p=2时，三相绕组分别变为时，三相绕组分别变为00、2400、4800(即即1200) ，可见，变极前后相

8、序发生了变化。，可见，变极前后相序发生了变化。 变极调速电动机，有倍极比（如变极调速电动机，有倍极比（如2/4极、极、4/8极等）双极等）双速电动机、非倍极比（如速电动机、非倍极比（如4/6极、极、6/8极等）双速电动机，极等）双速电动机，还有单绕组三速电动机，这种电动机的绕组结构复杂一还有单绕组三速电动机，这种电动机的绕组结构复杂一些。些。 变极对数调速时，转速几乎是成倍变化，所以调速变极对数调速时，转速几乎是成倍变化，所以调速的平滑性差。但它在每个转速等级运转时，和通常的异的平滑性差。但它在每个转速等级运转时，和通常的异步电动机一样，具有较硬的机械特性，稳定性较好。变步电动机一样，具有较硬

9、的机械特性，稳定性较好。变极对数调速既可以用于恒转矩负载，又可用于恒功率负极对数调速既可以用于恒转矩负载，又可用于恒功率负载，所以对于不需要无级调速的生产机械，如金属切削载，所以对于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、通风机、升降机等都可以采用该调速方法。机床、通风机、升降机等都可以采用该调速方法。异步电动机的变转差率调速包括：异步电动机的变转差率调速包括：（1）绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速；）绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速；（2）串级调速；）串级调速；（3）异步电动机的定子调压调速。）异步电动机的定子调压调速。1、绕线转子异步电动机的、绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速

10、转子串接电阻调速 转子回路串对称电阻时的机转子回路串对称电阻时的机械特性如图所示。转子串电阻时，械特性如图所示。转子串电阻时，n1、Tm不变，不变，sm增大，特性斜率增大，特性斜率增大。当增大。当TL一定时，工作点的转一定时，工作点的转差率随转子串联电阻的增大而增差率随转子串联电阻的增大而增大，转速减小。大，转速减小。这种调速方法的优点：设备简单、易于实现。这种调速方法的优点：设备简单、易于实现。缺点：有级调速，不平滑，低速时转差率较大，使得转子铜缺点：有级调速，不平滑，低速时转差率较大，使得转子铜耗较大，运行效率降低，机械特性变软，负载波动时会引起耗较大，运行效率降低，机械特性变软，负载波动

11、时会引起较大的转速变化。一般应用在起重机一类对调速性能要求不较大的转速变化。一般应用在起重机一类对调速性能要求不高的恒转矩负载上。高的恒转矩负载上。附加电阻的求法：附加电阻的求法：根据异步电机的简化实用表达式：根据异步电机的简化实用表达式：2mmTTss由于转子串电阻时，最大转矩由于转子串电阻时，最大转矩Tm不变，所以：不变，所以：设各参量设各参量sm、s、T在转子串电阻后的量为在转子串电阻后的量为sm1、s1、T1 ，则则由于临界转差率与转子电阻成正比，所以：由于临界转差率与转子电阻成正比，所以：则转子串接的附加电阻可求：则转子串接的附加电阻可求：恒转矩调速时，恒转矩调速时，T=T，如图所示