知道三相異步電動機的調速方法嗎?雙速電動機調速原理

知道三相異步電動機的調速方法嗎?雙速電動機調速原理

在電力拖動自動控制系統中,電動機是各種生產機械的動力源,也就是說各種生產機械都由電動機來拖動的。生產機械有不同的種類還有各種運行狀態,對電動機的控制要求也就有所不同。歸納起來主要有三大部分:一是啟動與停止控制;二是調速控制;三是制動控制。

前面我們簡單介紹了一些啟動與停止控制電路及相應的控制原理,下面介紹一下電動機調速控制的方法。

在負載不變的情況下,我們根據生產機械的一些工作要求,人為地改變電動機的轉速,這就是調速。調速的方法很多,可以採用機械調速,也可以採用電氣調速。採用電氣調速可大大簡化機械變速機構,也能獲得很好的調速效果。(下面主要介紹電氣調速)

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籠形三相異步電動機有很多優點,被廣泛應用到各種生產機械上面。但它也有兩個非常致命的弱點,即啟動性能差、調速性能差。根據電動機的轉速公式N=(1-s)N0=(1-s)60f1/p可知,其轉速與電源頻率f1成正比,與電動機磁極對數p成反比,還與轉差率有關。

電源頻率f=50HZ是一定的,不容易改變。電動機磁極對數p在電動機設計和製造時也是確定下來的,都不容易改變。所以說異步電動機調速非常困難。

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要想改變電動機的轉速,只有改變上述三個參數就可實現電動機的調速。與電動機轉速有關的三個參數雖說改變有些困難,但也不是不能改變。目前常見的電氣調速方法又有下面三種:

1. 變頻調速

變頻調速主要是依靠變頻器來實現的。其原理是通過改變異步電動機供電電源頻率f1來改變同步轉速N來調速的。圖1所示為變頻調速的方框圖。變頻調速裝置(變頻器)主要由整流器和逆變器組成。通過整流器先將50Hz的交流電變換成電壓可調的直流電,直流電再通過逆變器變成頻率連續可調的三相交流電。在變頻裝置(變頻器)的支持下,即可實現三相異步電動機的無極調速。

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圖 1

2. 變轉差率調速

調速過程中保持電動機同步轉速No不變,改變轉差率s來進行調速。在電動機轉子繞組電路中接人一個調速電阻,通過改變電阻即可實現調速。(串電阻實質是改變轉子繞組中的電流)。變轉差率調速方法只適用於繞線轉子電動機。

3. 變極調速

改變電動機三相繞組的連接方法可以改變磁極對數。磁極對數的改變可使電動機的同步轉速發生改變,從而達到改變電動機轉速的目的。由於磁極對數p只能成倍變化,所以這種不能實現無極調速。目前已生產的變極調速電動機有雙速、三速、四速等多速電動機。

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變極調速雖不能平滑無級調速,但比較經濟簡單,若轉速不夠調整常用減速齒輪箱來擴大調速範圍。下面介紹雙速電動機的電氣控制。雙數電動機是通過改變定子繞組接線的方法,來改變磁極對數P,以獲得兩個同步轉速。

圖2所示為4/2極雙速電動機定子繞組接線示意圖。雙速電動機每相繞組都有兩組線圈,圖中分別用①、②來表示。我們把每組線圈串聯的接頭定義為整個繞組的尾端即U2、V2、W2;三相繞組的首尾連線接頭定義為整個繞組的首端即U1、V1、W1。把繞組的首端U1、V1、W1接電源,尾端U2、V2、W2懸空。這種接法叫三角形接法,見圖2(a)所示。這是旋轉磁場具有四個磁極(即兩對極),也即P=2,這樣電動機是一個轉速(低速)。

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圖 2

我們改變一下接法,把繞組首端U1、V1、W1連在一起,而把尾端U2、V2、W2接電源,(我們俗話說把三個尾端提起來一拉),即每相繞組的兩個線圈並聯,就變成了雙星形接法了。見圖2(b)所示。這時的旋轉磁場的磁極數變為兩個(即一對磁極p=1),電動機又是另一個轉速,變為高速了。

知道了變極原理,我們還是利用低壓電器來進行接法上的變換。圖3為雙速電動機控制線路。這是一個手動控制的電路圖。在主電路上,把電動機的6個線頭從接線盒中抽出,按圖示連接好。控制電路部分因為是手動控制兩個速度的轉換,採用的是複合聯鎖的高、低速直接轉換的控制線路。按下低速啟動按鈕SB2,接觸器KMI通電吸合,電動機定子繞組接成三角形(三個尾端懸空),電動機以低速運轉。若按下高速啟動按鈕SB3,斷開KM1這趟控制線路,則KM1斷電釋放,同時接通KM2和KM3,電動機定子繞組接成雙星形,電動機以高速運轉。

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圖 3

這是手動控制的電路圖。手動控制有個好處,就是電動機轉速的轉換可以隨時進行。

還有一種自動控制實現轉速變換的電路。見圖4所示,主要是用在低速啟動,高速運轉的生產機械上面。受篇幅影響就不分析動作過程,大家自行分析。

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圖 4


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