三相异步电机的变速操纵基本原理详解

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三相异步电机的变速操纵的三种方法

依据异步电机的转差率S关系式：

交流电机转速公式:

式中n---电机的转速比，r/min；

p---电机极多数；

f1---供电系统开关电源頻率，Hz；

s---异步电机的转差率。

由上式剖析，根据更改电机定子工作电压頻率f1、极多数p及其转差率s都能够完成沟通交流异步电机的速率调整，实际能够 梳理为变极变速、变转差率变速和直流变频变速三大类，而变转差率变速又包含变压变速、转子串电阻器变速、串级变速等，他们都归属于转差输出功率耗竭的变速方式 。

一、三相异步电机的变极变速

1、变极变速的方式

转换异步电机绕阻极少数进而更改同歩转速比开展变速的方法称之为变极变速。其转速比只有按阶跃方法转变，不可以持续转变。变极变速的基本概念是:假如电力网頻率不会改变，电机的同歩转速比与它的极多数反比。因而，变动电机绕阻的结线方法，使其在不一样的极多数下运作，其同歩转速比便会随着更改。异步电机的极多数是由电机定子绕阻的连接 方法来决策，那样就可以根据更换电机定子绕阻的连接 来更改异步电机的极多数。变动极多数的变速方式 一般仅适用笼型异步电机。单速电机、三速电机是变极变速中最常见的二种方式。

2、单速电机的操纵路线

单速电机的电机定子绕阻的连接 方法经常出现二种：一种是绕阻从三角形改为双星形，如下图(a)所显示的接口方式转化成如图所示(c)所显示的接口方式。

另一种是绕阻从单星型改为双星形，如图所示(b)所显示的接口方式转化成如图所示(c)所显示的接口方式，这二种接线方法都能使电机造成的磁场多数降低一半即电机的转速比提升一倍。

单速电机的电机定子绕阻的接线方法

下面的图是单速电机三角形变双星形的操纵电路原理图，当按住启动按键SB2，主电源电路交流接触器KMl的主断路器合闭，电机三角形联接，电机以低速档运行；另外KA的开与关断路器合闭使时间控制器电磁线圈感应起电，历经一段时间(时间控制器的整定值時间)，KMl的主断路器断掉，KM2、KM3的主断路器合闭，电机的电机定子绕阻由三角形变双星形，电机以高速运行。

单速电机的操纵电路原理图

路线原理剖析：

变极变速的优势是机器设备简易，运作靠谱，既可可用于恒转距变速（Y/YY），也可适用类似恒输出功率变速（△/YY）。其缺陷是转速比只有加倍转变，为有极变速。Y/YY变极变速运用于起重吊装电动葫芦、运送输送带等；△/YY变极变速运用于各种各样数控车床的初加工和深度加工。

二、三相异步电机的变转差率变速

1、直流变压器变速

直流变压器变速是三相异步电机变速系统软件中较为简单的一种。由机电传动控制基本原理得知，当三相异步电机的闭合电路主要参数不会改变时，在同样的转速比下，磁感应转距与电机定子工作电压的二次方正相关。

因而，更改电机定子另加工作电压就可以更改机械设备特点的函数关系，进而更改电动机在一定輸出转距下的转速比。变压变速现阶段关键选用双向晶闸管交流调压器直流变压器变速，是根据调节双向晶闸管的开启角来更改异步电机直流电压开展变速的一种方法。这类变速方法变速全过程中的转差输出功率耗损在电机转子里或另外接电阻器上高效率较低，仅用以小容积电机。

2、转子串电阻器变速

转子串电阻器变速是在缠线电机转子异步电机电机转子外电路上连接可调电阻，根据对可调电阻的调整，更改电机机械设备特点切线斜率来完成变速的一种方法。

电机额定功率能够 按阶跃方法转变，既有级变速。其构造简易，价格低，但转差输出功率耗损在电阻器上，高效率随转差率提升等比降低，故这类方式 现阶段一般不被选用。

3、串级变速

缠线电机转子异步电机的电机转子绕阻能根据集电环与外界电器设备相互连接，可在其电机转子侧引进调节变量如额外感应电动势开展变速。上述情况的在缠线电机转子异步电机的电机转子控制回路串入不一样标值的可变电阻，进而得到电机的不一样机械设备特点，以完成转速比调整便是根据这一基本原理的一种方式 。

电气设备串级变速的基本概念是在缠线电机转子异步电机电机转子侧根据二极管或双向晶闸管整流管，将转差頻率交流电流变成直流电源，再经可控性逆变电源得到可调式的交流电压做为变速需要的额外交流电感应电动势，将转差输出功率转换为机械动能多方面运用或使其意见反馈回开关电源而开展变速的一种方法。它是一种环保型变速方法，在功率大的离心风机、泵类等传动系统电机上获得运用。

三、三相异步电机的直流变频变速

直流变频变速是运用电机的同歩转速比随頻率转变的特点，根据更改电机的供电系统頻率开展变速的方式 。

在异步电机众多的变速方式 中，直流变频变速的特性最好是，变速覆盖面广，高效率，可靠性好。

选用通用性软启动器对笼型异步电机开展变速操纵，因为方便使用，稳定性高而且经济收益明显，因此逐渐获得应用推广。通用性软启动器就是指能够 运用于一般的异步电机变速操纵的软启动器，其实用性强。

对异步电机开展变速操纵时，电机的主磁通量应维持额定电流不会改变。(电工技术世家 www.dgjs123.com)若磁通量较弱，铁芯运用不充足，一样的电机转子电流量下，磁感应转距小，电机的负荷工作能力降低；而磁通量太强，铁芯发烫，波型受到影响。怎样完成磁通量不会改变？

依据三相异步电机电机定子每相感应电动势的有效值为:

E1=4.44f1N1Φ(3-3)

式中E1---电机定子每相由磁密磁通量磁感应的感应电动势的方均根值(V)

f1----电机定子頻率(Hz)

N1---电机定子相绕阻合理线圈匝数；

Φ----每极磁通量(Wb)

假如不计入电机定子特性阻抗损耗，则U1≈E1=4.44f1N1Φ(3-4)

若直流电压U1不会改变，则伴随着f1的上升，磁密磁通量Φ将减少，又从转矩公式:

T=CMΦI2COSφ2

能够 看得出，磁通量Φ的减少必然造成 电机容许輸出转距T降低，减少电机的负荷率。另外，电机的较大 转距也将减少，比较严重的时候会使电机匝间；若保持直流电压U1不会改变，而减少f1，则磁密磁通量Φ将提升。这便会使等效电路饱和状态，励磁电升高，造成 铁损大幅度提升，这也是不允许的。因而在很多场所，规定在电台广播的另外更改电机定子工作电压U1，以保持Φ贴近不会改变

下边分二种说明：

1、基频下列的恒磁通量直流变频变速

为了更好地维持电机的负荷工作能力，应维持磁密主磁通量Φ不会改变，这就规定减少供电系统頻率的另外减少感应电流，维持E1/f1=参量，即维持感应电动势与頻率之之比参量开展操纵，这类操纵又称之为恒磁通量直流变频变速，归属于恒转距变速方法。

因为E1难以立即检验和立即操纵，能够 类似地维持电机定子工作电压U1和頻率f1的比率为参量，即觉得E1≈U1，维持U1/f1=参量。这就是恒流源频比操纵方法，是类似的恒磁通量操纵。

2、基频之上的弱磁直流变频变速

它是考虑到由基频逐渐往上变速的状况。頻率由额定电流往上扩大时，工作电压U1因为受额定电流U1N的限定不可以再上升，只有维持U1=U1N不会改变，那样必定会使主磁通量伴随着f1的升高而减少，等同于直流电机弱磁变速的状况，即类似的恒输出功率变速方法。

由上边的探讨得知，异步电机的直流变频变速务必依照一定的规律性另外更改其电机定子工作电压和頻率，根据这类基本原理组成的软启动器即说白了的VVVF(VariableVoltageVariableFreqency)变速操纵，这也是通用性软启动器(VVVF)的基本概念。

依据U1和f1的不一样占比关联，将有不一样的直流变频变速方法。维持U1/f1为参量的控制算法方法适用变速范畴不很大或转距随转速比降低而减少的负荷，比如离心风机、离心水泵等；维持T为参量的恒磁通量操纵方法适用变速范畴很大的恒转距特性的负荷，比如升降设备、搅拌器、输送带等；维持P为参量的恒输出功率操纵方法适用负荷随转速比的提高而变轻了的地区，比如主轴轴承传动系统、卷绕机等。