三相异步电动机调速控制电路课件

三相异步电动机三相异步电动机调速控制电路调速控制电路三相异步电动机调速控制电路三相异步电动机的调速机械调速 齿轮箱三相异步电动机的调速机械调速三相异步电动机的调速电气调速 要求对双速电动机可以高速运转，也可以低速运转，高低速之间可以直接相互转换。三相异步电动机的调速电气调速三相异步三相异步电动机的基本工作原理机的基本工作原理1.旋旋转磁磁场旋旋转磁磁场由三相由三相电流通流通过三相三相对称称绕组产生。生。对称：称：三相三相对称称负载空空间对称分布称分布（1）旋）旋转磁磁场的的产生生三相异步电动机的基本工作原理1.旋转磁场旋转磁场由三相电流三相异步三相异步电动机的基本工作原理机的基本工作原理V2V1W2U2U1W1转子子定子定子定子定子绕组（三相）（三相）机座机座转子：在旋子：在旋转磁磁场作用作用下，下，产生感生感应电 动势或或电流。流。三相定子三相定子绕组：产生旋生旋转磁磁场三相异步电动机的基本工作原理V2V1W2U2U1W1转子定子电动机的机的转动原理原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩T TnF电动机的转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电方向:异步异步电动电动机中，旋机中，旋转转磁磁场场代替代替了旋了旋转转磁极磁极U1V2W1V1W2()电流出电流出()电流入电流入U2异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极U1V2W1V1W2(三相三相对称称绕组通入三相通入三相对称称电流就形成流就形成-旋转磁场旋转磁场U2V1W2U1V2W1U1U2V2W1V1W2AU2V2W1V1W2三相对称绕组通入三相对称电流就形成-三相异步电动机调速控制电路课件 极极对数数（p）的概念：的概念：旋旋转磁磁场转速速 n0 同步同步转速速如何改如何改变旋旋转磁磁场的的转速？速？以以 Y 型型接接法法为例例，当当每每相相绕组只只有有一一个个线圈圈时，按按右右图放放入入定定子子槽槽内内，合合成成的的旋旋转磁磁场只只有有一一对磁磁极极，则极极对数数为 1。即即 p=1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2 极对数（p）的概念：旋转磁场转速 n0 同步转速 以以 Y 型接法型接法为例，将例，将每相每相绕组都改用两个都改用两个线圈圈串串联组成。成。按下按下图放入定子放入定子槽内。槽内。形成的磁形成的磁场则是是两两对磁极。磁极。即即 p=2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相三相绕组 四极旋四极旋转磁磁场 以 Y 型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串三相异步电动机调速控制电路课件电流流变化一周化一周 旋旋转磁磁场转一圈一圈电流每秒流每秒钟变化化 50 周周 旋旋转磁磁场转 50 圈圈 旋旋转磁磁场转 3000 圈圈电流每分流每分钟变化化(5060)周周p=1 时：电流流变化一周化一周 旋旋转磁磁场转半圈半圈电流每秒流每秒钟变化化 50 周周 旋旋转磁磁场转 25 圈圈 旋旋转磁磁场转 1500 圈圈电流每分流每分钟变化化(2560)周周p=2 时：电流变化一周 旋转磁场转一圈电流每秒钟变化 5三相异步三相异步电动机的同步机的同步转速速600pfn=min）r/(p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f=50 Hz 时，不同极，不同极对数数时的同步的同步转速如下速如下:同步同步转速速p 为任意任意值时：三相异步电动机的同步转速600pfn=min）r/(转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得转差率转差率转差率转差率s 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/min,即即即即 p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率s 例三相异步电动机的调速调速的方法：由此可见要改变电动机的转速，有三种方法：由此可见要改变电动机的转速，有三种方法：(1)变频调速变频调速(2)变转差率调速变转差率调速(3)变极调速变极调速三相异步电动机的调速调速的方法：由此可见要改变电动机的转速，1.变频调速 近年来，交流变频调速在国内外发展非常迅速。由于晶闸管变流技术的日趋成熟和可靠，变频调速在生产实际中应用非常普遍，它打破了直流拖动在调速领域中的统治地位。交流变频调速需要有一套专门的变频设备，所以价格较高。但由于其调速范围大，平滑性好，适应面广，能做到无级调速，因此它的应用将日益广泛。1.变频调速 近年来，交流变频调速在国内外发展2.2.变转差率调速变转差率调速 调速过程中保持电动机同步转速不变，改变转差率s来进行调速。其中有降低定子电压、在绕线型异步电动机转子回路中串入电阻或串附加电动势等方法调速。这种调速方法也能平滑地调节电动机的转速，但能耗较大，效率低，目前，主要应用在起重设备中。2.变转差率调速3.3.变极调速变极调速 变极调速只适用于鼠笼式异步电动机，它通过改变定子绕组的接线以改变磁极对数，从而实现调速。由于磁极对数只能成倍变化，所以该方法不能实现无极调速。目前已生产的变极调速电动机有双速、三速等多速电动机。变极调速方式虽然转速的平滑性差，但它经济、简单，且机械特性硬，稳定性好，因而在金属切削机床中经常应用。为了扩大调速范围，常与减速齿轮箱配合调速。3.变极调速 变极调速只适用于鼠笼式异步电动机1）变极调速原理）变极调速原理 利用这种方法调速时，定子绕组要特殊设计，与普通电动机的绕组不同，要求绕组可用改变外部接线的办法来改变极对数。改变定子绕组极对数的方法是将一相绕组中一半线圈的电流方向反过来。图图.1变极调速原理变极调速原理1）变极调速原理 利用这种方法调速时，定子绕组A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS 串联串联串联串联A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作多速电机，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、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SN并联并联A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方2 2）双速电动机的接线）双速电动机的接线 将将1、2、3端端接接三三相相电电源源，而而4、5、6端端悬悬空空时时，双双速速电电动动机机的的定定子子绕绕组组接接成成三三角角形形（形形），每每相相绕绕组组的的两两个个线线圈圈串串联联连连接接，电电流流方方向向相相同同，形形成成四四极极旋旋转转磁磁场场，双双速速电电动机低速运行。动机低速运行。2）双速电动机的接线 将1、2、3端接三相电源，而4、5、62 2）双速电动机的接线）双速电动机的接线 当当4 4、5 5、6 6端端接接三三相相电电源源，而而1 1、2 2、3 3端端短短接接时时，双双速速电电动动机机的的定定子子绕绕组组接接成成双双星星形形（YYYY形形），每每相相绕绕组组的的两两个个线线圈圈并并联联连连接接，电电流流方方向向相相反反，形形成成两两极极旋旋转转磁磁场场，双双速速电电动动机机高高速速运行。运行。2）双速电动机的接线 当4、5、6端接三相电源，而1、2、3三相异步电动机的调速低速低速高速高速三相异步电动机的调速低速高速图图2.双速电动机高低速控制线路双速电动机高低速控制线路 图2.双速电动机高低速控制线路 图为双速电动机高低速控制线路。若KM1接触器通电，则双速电动机接成三角形，低速运转。若KM1断电，KM2、KM3接通，则双速电动机接成双星形，高速运转。需要低速运行时，按下低速起动按钮SB2，KM1通电并自锁，则双速电动机接成三角形低速运转。若需换为高速运转时，可直接按下高速起动按钮SB3使KM1断电，同时KM2、KM3线圈通电自锁，双速电动机接成双星形高速运转。按下SB1，双速电动机停止。注意：变极时，电机旋转磁场的旋转方向会改变，要使电动机仍保持变极前的转向，在变极的同时就要改变电源的相序。图为双速电动机高低速控制线路。若KM1接触器通