电动机变极调速与电磁调速控制电路的实现

【交流与讨论】

电动机的调速就是指在同一负载下电动机能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。

对于三相异步电动机而言，电动机的转速n始终低于旋转磁场的同步转速n1，两者之间的转速差称为转差率s。

电动机的转速

由上式可知，改变电源频率f、电动机极对数p和转差率s都可以达到调整电动机转速的目的。

一、变频调速

变频调速是通过改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调试系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率的电能控制装置。目前国内大多使用交-直-交变频器，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。关于这部分内容，在本书模块三中将做详细介绍。

二、变极调速

变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式，从而改变其同步转速的调速方法。采用变极调速的电动机通常称为多速电机，其转子均采用笼型转子。

图1.2.28　三相异步电动机变极调速原理

由图1.2.28可知，要改变电动机极对数p，只要将定子绕组的半相连线改接即可。变极调速有两种常用方法：Y/YY变极调速和Δ/YY变极调速，这两种方法都可使电动机的极对数p减少一半，转速增加一倍。

图1.2.29　三相异步电动机变极调速方法

【信息提示】

在电动机定子的圆周上，电角度是机械角度的p倍，因此当极对数p改变时，必然引起三相绕组的空间相序发生变化，假设A、B、C三相绕组轴线的空间位置依次是0°、120°、240°电角度，而当极对数变为p=2时，空间位置依次是A相为0°，B相为120°×2=240°，C相为240°×2=480°（相当于120°），这说明变极后绕组的相序改变了。如果外部电源相序不变，则变极后不仅电动机的运行转速发生变化，而且因旋转磁场转向的改变，转子旋转方向也发生改变。所以为了保证变极调速前后电动机的转向不变，在改变定子绕组接线的同时，必须把B、C两相出现端对调，使接入电动机端电源的相序改变。

图1.2.30　按钮控制三相异步电动机Δ/YY变极调速电路(www.xing528.com)

按钮控制异步电动机Δ/YY变极调速电路如图1.2.30所示。

（1）起动电动机低速运行

合上隔离开关QS→按下低速起动按钮SB3→控制电路①接通、控制电路②③断开→接触器KM1线圈得电电动机起动并低速自锁运行

（2）起动电动机高速运行

合上隔离开关QS→按下高速起动按钮SB2→控制电路②③接通、控制电路①断开→接触器KM2和KM3线圈得电电动机起动并高速自锁运行→电动机运行过程中，可利用按钮SB2和SB3对电动机进行高速和低速切换运行。

（3）电动机正常停机

按下停止按钮SB1→接触器KM1或KM2、KM3线圈断电释放→接触器KM1或KM2、KM3的主触点同时断开→电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动。

图1.2.31　转换开关和时间继电器控制三相异步电动机Δ/YY变极调速电路

三、改变转差率s调速

对于鼠笼型异步电动机，改变转差率调速主要有两种方法：

（一）调压调速

异步电动机的输出转矩（在一定转差率下）与定子输入电压的平方成正比。改变电动机定子电压就可以改变电动机的输出转矩及机械性能，从而实现调速。该方法采用晶闸管“交流开关”调节定子电压，调速范围较宽，简单可靠，价格便宜，但低速时功率因数低、损耗大、效率低、发热严重，输出特性软，不能承受重载。

（二）电磁转差离合器调速

电磁调速电动机俗称滑差电动机，是由普通鼠笼式异步电动机、电磁滑差离合器和电气控制装置三部分组成。异步电机作为原动机使用，当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转，电气控制装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。这种方法电动机本身并不调速，而是通过改变与它相连的电磁离合器的励磁电流来实现调速。此方法控制简单，运行可靠，调速精确、价格便宜，而且能平滑调速，但其机械特性中存在失控区，特性软，低速时损耗大、效率低。