变极多速异步电动机（YD系列）详解

异步电动机的同步转速n₁与电动机的磁极对数p成正比，改变p即能达到调速的目的。但是，普通电动机的磁极对数是固定的，电动机制成后是不能随意改变的。YD系列电动机是为此专门设计的，通过改变定子绕组接线，就能使磁极对数改变。

此类电动机的转子仍然是笼型，能自动适应定子磁极数的改变。它的定子绕组是根据单绕组变速原理而设计的。制造时，各相绕组按一定比例留有若干抽头。因此，用不同的连接方式即可得到不同的磁极对数。通常，可分为倍极比电动机（即电动机的磁极对数比为整倍数，如2∶1），和非倍极比电动机（如磁极对数的比为3∶2或4∶3等）。这种电动机又分为双速、三速、四速等不同的多速品种。

此处，以YD-2/4极双速电动机为例，简述其变极调速的原理。由于电动机三相定子绕组都相同，所以只取一相分析即可。如图2-33所示为此台电动机的U相绕组。制造时，分它为两部分，每一部分是一相绕组的一半，通常它为半相绕组。图中，每半相绕组用一个绕组元件来表示。

图2-33a中，两个半相绕组U₁U₁′与U₂U₂′顺向串联，电流由U₁′流进，从U₂′流出。可以确定，此种绕组电流所产生磁极为4极。图2-33b中，将两个半绕组并联起来，则电流由U₁、U2′流进，从U₁′、U₂流出。第二个半绕组电流方向和前者相反。可以确定，此时电流所产生的磁场为2极。由此可见，只要同时将三相绕组的每半相绕组电流反向，即可使电动机的磁极数改变。这就是异步电动机变极的原理。

图2-33 2/4极双速电动机的变极原理

定子半相绕组电流反向，一般是通过三相绕组端线接线方式的不同来实现的。例如，用2/，2/△或△/2△等换接方式。接线方式不同，电动机将出现不同的调速特性，这取决于工作机械对调速的要求。在此，举两种接线方式供参考。

图2-34所示为2/△双速电动机的接法，△联结法时，每相中的两个半相绕组顺向串联，磁极对数为p，同步转速为n₁；2联结法时，每组中的两个半相绕组反向并联，其中半相绕组电流反向，这样，磁极对数则为p/2，同步转速为2n₁。

图2-34 2/△联结法

使用电动机时，无论在哪种转速下运行，为了充分利用电动机，每半相绕组流过的电流都要为设计的额定电流I_N，而且其功率因数cosφ及效率η基本不变。则电动机输出的功率和转矩为

△联结法：

2联结法：

从以上分析可以看出，两种接法时的电动机输出功率比较接近，适合带恒功率负载调速。

图1-35所示为2/双速电动机的接法。联结法时，每相中的两个半相绕组顺向串联，磁极对数为p，同步转速为n₁。2联结法时，每相中的两个半相绕组反向并联，磁极对数为p/2，同步转速为2n₁。

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图2-35 2/联结法

使用时，为充分利用电动机，无论调到哪种转速，均使每半相绕组流过的电流为设计的额定电流I_N，且功率因数cosφ及效率η基本不变。则电动机输出的功率和转矩为

△联结法：

2联结法：

从以上分析可知，2/联结法的电动机适合带恒转矩负载调速。

还要注意以上两种换接法（2/△和2/），无论怎样换接，由于相序的改变，其高低速的转向相反，为保证电动机中的旋转方向不变，换接的同时，还要改变电源的相序。

这里举例双速异步电动机（/△联结法）的控制电路，供参考。图2-36所示为其控制电路图。图中KM1为电动机三角形联结接触器，KM2、KM3为电动机双星形联结接触器，SB2为低速起动按钮，SB3为高速起动按钮，SB1为停止按钮。

图2-36 双速异步电动机控制电路

电路的工作过程：合上三相电源开关Q，接通控制电路电源。需要低速运转时，按下低速起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，KM1主触头闭合，电动机定子绕组作三角形联结，电动机低速运行。

当需高速运转时，按下高速起动按钮SB3，KM1线圈断电释放，其常开主触头与辅助触头断开，常闭触头闭合，当SB3按到底时，KM2、KM3主触头闭合，将电动机定子绕组接成双星形联结，电动机以高速旋转。此时，因电源相序改变（接线时故意将相序改变），电动机转向和低速时相同。

若在高速运行时，按下低速起动按钮SB2，又可使电动机由高速运转改为低速运转，但转向仍不变。

若按下停止按钮SB1，接触器断电释放，电动机停转。

YD系列电动机的调速等级尽管有限，但是它使拖动机械的变速机构得到了简化。而且它的机械特性较硬，效率较高，操作又简单方便。因此在很多机械上获得了应用。