三相異步電機的變速操縱基本原理詳解

相關三相異步電機的調節操縱，異步電機的轉差率，三相異步電機的變極變速，三相異步電機的變轉差率變速，及其三相異步電機的直流變頻變速等。

三相異步電機的變速操縱的三種方法

依據異步電機的轉差率S關系式：

交流電機轉速公式:

式中n---電機的轉速比，r/min；

p---電機極多數；

f1---供電系統開關電源頻率，Hz；

s---異步電機的轉差率。

由上式剖析，根據更改電機定子工作電壓頻率f1、極多數p及其轉差率s都能夠完成溝通交流異步電機的速率調整，實際能夠 梳理為變極變速、變轉差率變速和直流變頻變速三大類，而變轉差率變速又包含變壓變速、轉子串電阻器變速、串級變速等，他們都歸屬于轉差輸出功率耗竭的變速方式 。

一、三相異步電機的變極變速

1、變極變速的方式

轉換異步電機繞阻極少數進而更改同歩轉速比開展變速的方法稱之為變極變速。其轉速比只有按階躍方法轉變，不可以持續轉變。變極變速的基本概念是:假如電力網頻率不會改變，電機的同歩轉速比與它的極多數反比。因而，變動電機繞阻的結線方法，使其在不一樣的極多數下運作，其同歩轉速比便會隨著更改。異步電機的極多數是由電機定子繞阻的連接 方法來決策，那樣就可以根據更換電機定子繞阻的連接 來更改異步電機的極多數。變動極多數的變速方式 一般僅適用籠型異步電機。單速電機、三速電機是變極變速中最常見的二種方式。

2、單速電機的操縱路線

單速電機的電機定子繞阻的連接 方法經常出現二種：一種是繞阻從三角形改為雙星形，如下圖(a)所顯示的接口方式轉化成如圖所示(c)所顯示的接口方式。

另一種是繞阻從單星型改為雙星形，如圖所示(b)所顯示的接口方式轉化成如圖所示(c)所顯示的接口方式，這二種接線方法都能使電機造成的磁場多數降低一半即電機的轉速比提升一倍。

單速電機的電機定子繞阻的接線方法

下面的圖是單速電機三角形變雙星形的操縱電路原理圖，當按住啟動按鍵SB2，主電源電路交流接觸器KMl的主斷路器合閉，電機三角形聯接，電機以低速檔運行；另外KA的開與關斷路器合閉使時間控制器電磁線圈感應起電，歷經一段時間(時間控制器的整定值時間)，KMl的主斷路器斷掉，KM2、KM3的主斷路器合閉，電機的電機定子繞阻由三角形變雙星形，電機以高速運行。

單速電機的操縱電路原理圖

路線原理剖析：

變極變速的優勢是機器設備簡易，運作靠譜，既可可用于恒轉距變速（Y/YY），也可適用類似恒輸出功率變速（△/YY）。其缺陷是轉速比只有加倍轉變，為有極變速。Y/YY變極變速運用于起重吊裝電動葫蘆、運送輸送帶等；△/YY變極變速運用于各種各樣數控車床的初加工和深度加工。

二、三相異步電機的變轉差率變速

1、直流變壓器變速

直流變壓器變速是三相異步電機變速系統軟件中較為簡單的一種。由機電傳動控制基本原理得知，當三相異步電機的閉合電路主要參數不會改變時，在同樣的轉速比下，磁感應轉距與電機定子工作電壓的二次方正相關。

因而，更改電機定子另加工作電壓就可以更改機械設備特點的函數關系，進而更改電動機在一定輸出轉距下的轉速比。變壓變速現階段關鍵選用雙向晶閘管交流調壓器直流變壓器變速，是根據調節雙向晶閘管的開啟角來更改異步電機直流電壓開展變速的一種方法。這類變速方法變速全過程中的轉差輸出功率耗損在電機轉子里或另外接電阻器上高效率較低，僅用以小容積電機。

2、轉子串電阻器變速

轉子串電阻器變速是在纏線電機轉子異步電機電機轉子外電路上連接可調電阻，根據對可調電阻的調整，更改電機機械設備特點切線斜率來完成變速的一種方法。

電機額定功率能夠 按階躍方法轉變，既有級變速。其構造簡易，價格低，但轉差輸出功率耗損在電阻器上，高效率隨轉差率提升等比降低，故這類方式 現階段一般不被選用。

3、串級變速

纏線電機轉子異步電機的電機轉子繞阻能根據集電環與外界電器設備相互連接，可在其電機轉子側引進調節變量如額外感應電動勢開展變速。上述情況的在纏線電機轉子異步電機的電機轉子控制回路串入不一樣標值的可變電阻，進而得到電機的不一樣機械設備特點，以完成轉速比調整便是根據這一基本原理的一種方式 。

電氣設備串級變速的基本概念是在纏線電機轉子異步電機電機轉子側根據二極管或雙向晶閘管整流管，將轉差頻率交流電流變成直流電源，再經可控性逆變電源得到可調式的交流電壓做為變速需要的額外交流電感應電動勢，將轉差輸出功率轉換為機械動能多方面運用或使其意見反饋回開關電源而開展變速的一種方法。它是一種環保型變速方法，在功率大的離心風機、泵類等傳動系統電機上獲得運用。

三、三相異步電機的直流變頻變速

直流變頻變速是運用電機的同歩轉速比隨頻率轉變的特點，根據更改電機的供電系統頻率開展變速的方式 。

在異步電機眾多的變速方式 中，直流變頻變速的特性最好是，變速覆蓋面廣，高效率，可靠性好。

選用通用性軟啟動器對籠型異步電機開展變速操縱，因為方便使用，穩定性高而且經濟收益明顯，因此逐漸獲得應用推廣。通用性軟啟動器就是指能夠 運用于一般的異步電機變速操縱的軟啟動器，其實用性強。

對異步電機開展變速操縱時，電機的主磁通量應維持額定電流不會改變。(電工技術世家 www.dgjs123.com)若磁通量較弱，鐵芯運用不充足，一樣的電機轉子電流量下，磁感應轉距小，電機的負荷工作能力降低；而磁通量太強，鐵芯發燙，波型受到影響。怎樣完成磁通量不會改變？

依據三相異步電機電機定子每相感應電動勢的有效值為:

E1=4.44f1N1Φ(3-3)

式中E1---電機定子每相由磁密磁通量磁感應的感應電動勢的方均根值(V)

f1----電機定子頻率(Hz)

N1---電機定子相繞阻合理線圈匝數；

Φ----每極磁通量(Wb)

假如不計入電機定子特性阻抗損耗，則U1≈E1=4.44f1N1Φ(3-4)

若直流電壓U1不會改變，則伴隨著f1的上升，磁密磁通量Φ將減少，又從轉矩公式:

T=CMΦI2COSφ2

能夠 看得出，磁通量Φ的減少必然造成 電機容許輸出轉距T降低，減少電機的負荷率。另外，電機的較大 轉距也將減少，比較嚴重的時候會使電機匝間；若保持直流電壓U1不會改變，而減少f1，則磁密磁通量Φ將提升。這便會使等效電路飽和狀態，勵磁電升高，造成 鐵損大幅度提升，這也是不允許的。因而在很多場所，規定在電臺廣播的另外更改電機定子工作電壓U1，以保持Φ貼近不會改變

下邊分二種說明：

1、基頻下列的恒磁通量直流變頻變速

為了更好地維持電機的負荷工作能力，應維持磁密主磁通量Φ不會改變，這就規定減少供電系統頻率的另外減少感應電流，維持E1/f1=參量，即維持感應電動勢與頻率之之比參量開展操縱，這類操縱又稱之為恒磁通量直流變頻變速，歸屬于恒轉距變速方法。

因為E1難以立即檢驗和立即操縱，能夠 類似地維持電機定子工作電壓U1和頻率f1的比率為參量，即覺得E1≈U1，維持U1/f1=參量。這就是恒流源頻比操縱方法，是類似的恒磁通量操縱。

2、基頻之上的弱磁直流變頻變速

它是考慮到由基頻逐漸往上變速的狀況。頻率由額定電流往上擴大時，工作電壓U1因為受額定電流U1N的限定不可以再上升，只有維持U1=U1N不會改變，那樣必定會使主磁通量伴隨著f1的升高而減少，等同于直流電機弱磁變速的狀況，即類似的恒輸出功率變速方法。

由上邊的探討得知，異步電機的直流變頻變速務必依照一定的規律性另外更改其電機定子工作電壓和頻率，根據這類基本原理組成的軟啟動器即說白了的VVVF(VariableVoltageVariableFreqency)變速操縱，這也是通用性軟啟動器(VVVF)的基本概念。

依據U1和f1的不一樣占比關聯，將有不一樣的直流變頻變速方法。維持U1/f1為參量的控制算法方法適用變速范疇不很大或轉距隨轉速比降低而減少的負荷，比如離心風機、離心水泵等；維持T為參量的恒磁通量操縱方法適用變速范疇很大的恒轉距特性的負荷，比如升降設備、攪拌器、輸送帶等；維持P為參量的恒輸出功率操縱方法適用負荷隨轉速比的提高而變輕了的地區，比如主軸軸承傳動系統、卷繞機等。