知识┃三相异步电动机基础讲座

 七、三相异步电动机调速方法

三相异步电动机有多种调速方法，其中主要以变极调速、变转差率调速及变频调速为主。而变转差率调速方式还包含串级调速、降压调速和绕线转子异步的电动机串接电阻调速方式。

变极调速是指将绕阻接线的方式改变，从而将电动机的极数进行改变，以便保证三相异步电动机的转速能够变化。而同时变极调速是一种有级调速，有三种方式进行相应的调速：Y-YY、D-YY、顺串Y-反串Y。Y-YY的调速方式是恒转矩的方式，而其它两种是恒功率的方式进行调速。在调整变极速度时，应该对两相接线进行调定，从而保证了在调速后不会对电动机的转向造成偏移。

变频调速是目前我国大力提倡的主要调整技术，它可以使高速达到无级高速的目的，同时能够与恒转矩与恒功率负载进行相应的协调。

三相异步绕线转子的电动机调速方法相对于其它几种方法较简单，同时能够很容易的实现，但是在调速的过程中不平顺，而且有不同的级别，在低速情况下，稳定性非常差，特性不明显，同时对转子铜的消耗非常大，使电动机在运转上效率降低。而串级的高速方式改善了这种缺陷，但是这种方式的设备相对于前者要复杂一些。

三相异步电动机的调速特点是用于风机类的场合，或者具有高转差率的机械上，同时在变速器上要保证能够具有反馈效果的控制系统。

变频器是指将电压与固定不变的频率转变为可变的电压及频率。为了在电动机上实现将电压及频率能够相互转变，应首先将电压的交流电转变为直流电，这种机械过程被称为整流。将直接电转变为交流电的过程称之为逆变，而这种能将直流电转变为交流电的机械称之为逆变器。而逆变器的频率及电压均可以重新调整的称之为变频器。从变频器中所输出的波的形状是与正弦波类似的，最主要的目的是将三相异步电动机的速度进行调整，所以又可以称为高速器。

三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)，从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。

其他几种常用的调速方式介绍如下

1、液力耦合器调速方法

液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速。本方法适用于风机、水泵的调速。

其特点为：

(1)结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低;

(2)控制调节方便，容易实现自动控制。

(3)功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要;

(4)尺寸小，能容大;

2、电磁调速电动机调速方法

电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源(控制器)三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。

电磁调速电动机的调速特点：

(1)调速平滑、无级调速;

(2)速度失大、效率低。

(3)对电网无谐影响;

(4)装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便;

本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。

3、定子调压调速方法

当改变电动机的定子电压时，可以获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。

调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。

调压调速的特点：

(1)调压调速线路简单，易实现自动控制;

(2)调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。

调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。

4、绕线式电动机转子串电阻调速方法

绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率s加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。

5、串级调速方法

串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差率s达到调速的目的。串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式。

一般多采用晶闸管串级调速，其特点为：

(1)装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上;

(2)晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。

本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

(3)可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高;

(4)调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产;

6、变频调速方法

变频调速是改变电动机定子电源的频率f，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。

其特点：

(1)应用范围广，可用于笼型异步电动机;

(2)技术复杂，造价高，维护检修困难。

本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

(3)效率高，调速过程中没有附加损耗;

(4)调速范围大，特性硬，精度高;

7、变极对数调速方法

这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数p达到调速目的，特点如下：

(1)无转差损耗，效率高;

(2)有级调速，级差较大，不能获得平滑调速;

(3)具有较硬的机械特性，稳定性良好;

(4)可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

(5)接线简单、控制方便、价格低;