任務(wù)26三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路的分析與安裝調(diào)試56課件

任務(wù)2-6三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路的分析與安裝調(diào)試熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)常用的電氣調(diào)速方法；掌握雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式；熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理。能按要求設(shè)計(jì)分析變極調(diào)速控制電氣原理圖；會(huì)根據(jù)變極調(diào)速控制電氣原理圖繪制電氣安裝接線圖，并按工藝要求完成安裝接線；能夠?qū)λ泳€路進(jìn)行檢測(cè)和通電試驗(yàn)，會(huì)用萬(wàn)用表檢測(cè)電路和排除常見電氣故障。學(xué)習(xí)目標(biāo)01三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法02雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式學(xué)習(xí)任務(wù)本任務(wù)主要通過電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路學(xué)習(xí)電機(jī)控制的相關(guān)知識(shí)，為此將本任務(wù)分解為以下三個(gè)分任務(wù)。03雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路分析任務(wù)導(dǎo)入在一些機(jī)床中，根據(jù)加工工件材料、刀具種類、工件尺寸、工藝要求等會(huì)選擇不同的加工速度，這就要求三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。那么三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有哪些？它們又是如何實(shí)現(xiàn)的？本任務(wù)主要討論三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法、雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式以及雙速異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路分析與安裝調(diào)試方法。任務(wù)一

三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法由三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：可知，三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速有改變定子繞組磁極對(duì)數(shù)P、改變轉(zhuǎn)差率S和改變電源頻率f1三種方法。在電源頻率恒定的條件下，改變異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，從而使電動(dòng)機(jī)在某一負(fù)載下的穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)速的目的。因?yàn)橹挥挟?dāng)定子、轉(zhuǎn)子極數(shù)相等時(shí)才能產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩，對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，在改變定子繞組接線來(lái)改變極對(duì)數(shù)的同時(shí)，也應(yīng)改變轉(zhuǎn)子繞組接線，以保持定子、轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)相同，這將使繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)變極接線和控制復(fù)雜化。但是因?yàn)榛\型轉(zhuǎn)子繞組的極對(duì)數(shù)是感應(yīng)產(chǎn)生的，當(dāng)改變定子繞組磁極對(duì)數(shù)時(shí)，其轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)可自動(dòng)跟隨定子變化而保持相等，所以變極調(diào)速一般用于籠型異步電動(dòng)機(jī)。變極調(diào)速1變頻調(diào)速2三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有優(yōu)異的性能，調(diào)速范圍大，調(diào)速的平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速；調(diào)速時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性硬度不變，穩(wěn)定性好；變頻時(shí)電壓按不同規(guī)律變化可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。變頻調(diào)速是現(xiàn)代電力傳動(dòng)的一個(gè)主要發(fā)展方向，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制中。根據(jù)轉(zhuǎn)速公式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)差率S變化不大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f1成正比。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)課程可知：U1≈E1=4.44f1N1Kw1φ0?？梢钥闯?，若端電壓U1不變，則當(dāng)頻率f1減少時(shí)，主磁通φ0將增加，這將導(dǎo)致磁路過分飽和，勵(lì)磁電流增大，功率因素降低，鐵芯損耗增大；而當(dāng)f1增大時(shí)，φ0將減小，電磁轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩下降，過載能力降低，電動(dòng)機(jī)的容量也得不到充分利用。所以單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的惡化。為使電動(dòng)機(jī)能保持較好的運(yùn)行性能，要求在調(diào)節(jié)f1的同時(shí)，改變定子電壓U1，以維持φ0不變，保持電動(dòng)機(jī)的過載能力不變。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速3改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方法有改變電源電壓、改變轉(zhuǎn)子回路電阻和電磁轉(zhuǎn)差離合器等。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速保持不變。1）改變定子電壓調(diào)速改變外加電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1是不變的，臨界轉(zhuǎn)差率Sm也保持不變，由于Tm∝u12，電壓降低時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tm按平方比例下降。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電壓下降時(shí)，轉(zhuǎn)速將下降（轉(zhuǎn)差率S上升）。這種調(diào)速方法，當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻較小時(shí)，能調(diào)節(jié)速度的范圍不大；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻大時(shí)，可以有較大的調(diào)節(jié)范圍，但損耗也隨之增大。2）改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)課程可知：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后，同步轉(zhuǎn)速不變，最大轉(zhuǎn)速不變，臨界轉(zhuǎn)差率Sm增大，機(jī)械特性的斜率變大，且電阻越大。調(diào)速特征：在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，這種調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差，損耗較大，調(diào)整范圍有限，但調(diào)速方法簡(jiǎn)單，調(diào)速電阻可同時(shí)作為制動(dòng)電阻使用，適用于重載下調(diào)速（例如起重機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)）。任務(wù)二

雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組的連接方式變極調(diào)速是通過接觸器觸點(diǎn)來(lái)改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)定子繞組的接線方式，以獲得不同的極對(duì)數(shù)從而達(dá)到調(diào)速的目的。變極電機(jī)一般有雙速、三速、四速之分，其中，雙速電機(jī)裝有一套繞組，而三速、四速電機(jī)則有兩套繞組。此處以雙速電機(jī)為例，如圖6-1、圖6-2所示。由三相異步電動(dòng)機(jī)等效磁極對(duì)數(shù)的分析可知：當(dāng)每相繞組中半相繞組流過電流方向反向后，其等效磁極對(duì)數(shù)減半，所以只要改變?nèi)嗬@組的接法，便可達(dá)到改變磁極對(duì)數(shù)的目的。(a)每一相的兩個(gè)半繞組串聯(lián)(b)每一相的兩個(gè)半繞組并聯(lián)圖6-14/2極雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組△/YY聯(lián)結(jié)

如圖6-1所示，為三角型-雙星型變極原理，（a）為三角型連接，（b）是將（a）中每相繞組的中間接點(diǎn)引出連接電源、原來(lái)連接電源的三個(gè)端點(diǎn)短接而形成的雙星型接法。由（a）、（b）兩圖可見三角型變雙星型后，每相繞組的半相電流反向，則磁極對(duì)數(shù)減半。所以三角型變雙星型連接后，電機(jī)轉(zhuǎn)速將升高為原來(lái)2倍。注意換接后要將任意兩相繞組的電源進(jìn)線互換，否則電機(jī)旋轉(zhuǎn)會(huì)反向。(a)每一相的兩個(gè)半繞組串聯(lián)(b)每一相的兩個(gè)半繞組并聯(lián)圖6-24/2極雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組Y/YY聯(lián)結(jié)如圖6-2所示，為星型-雙星型變極原理，（a）為星型連接，（b）是將（a）中每相繞組的中間接點(diǎn)引出連接電源、原來(lái)連接電源的三個(gè)端點(diǎn)短接而形成的雙星型接法。由（a）、（b）兩圖可見星型變雙星型后，每相繞組的半相電流反向，則磁極對(duì)數(shù)減半。所以星型變雙星型后電機(jī)轉(zhuǎn)速將升高為原來(lái)2倍。同樣需要注意，換接后要將任意兩相繞組的電源進(jìn)線互換，否則電機(jī)旋轉(zhuǎn)會(huì)反向。任務(wù)三

雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路分析

（a）主電路（b）控制電路圖6-3雙速電機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速控制線路原理圖

圖6-3為雙速電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速電路。圖中KM1為電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行接觸器，KM2、KM3為雙星型連接接觸器，對(duì)應(yīng)高速，KT為電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行前的低速運(yùn)行時(shí)間繼電器，SA為高低速選擇開關(guān)，共有三個(gè)位置，“左”位為低速、“右”位為高速、“中間”位為停止。電路工作原理如下：起動(dòng)時(shí)，合上電源開關(guān)QS。低速運(yùn)行：轉(zhuǎn)換開關(guān)SA扳到低速位置，KM1線圈得電，KM1主觸頭閉合、常閉觸頭斷開實(shí)現(xiàn)與KM2的互鎖，KM2KM3線圈均不得電，雙速電動(dòng)機(jī)作△聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行。高速運(yùn)行：轉(zhuǎn)換開關(guān)SA扳到高速位置，KT線圈得電，KT瞬動(dòng)常開觸頭閉合，KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)低速起動(dòng)運(yùn)行。KT延時(shí)時(shí)間到，KT延時(shí)斷開常閉觸頭斷開，KM1線圈斷電，主觸頭恢復(fù)