双速三相笼型异步电动机的调速控制电路

双速三相笼型异步电动机的调速控制电路

调速就是在一定的负载下， 根据生产的需要人为地改变电动机的转速。
调速通常有机械调速和电气调速两种方法， 通过改变电动机参数而改变系统运行转速的调速方法称为电气调速。
一、调速依据的转速公式及调速的三种方法
三相异步电动机的转速公式为 n=60f（1 - s）/p （1）式中 f—电源的频率。 p—定子绕组磁极对数。 s—转差率。
由式 （1） 可知， 改变异步电动机转速的方法有 3 种：
变频调速、变极调速和变转差率调速。
变频调速，顾名思义，就是改变输入电动机的电源频率，以此达到改变电动机的转速。
变转差率调速的具体方法有变压调速、转子电路串联电阻调速等。
变极调速，其原理是通过改变电机内部绕组的连接方式，从而改变电机的极数，以达到调速的目的。电机极数是指电机每相绕组的磁极数，改变极数可以改变电机的同步转速，从而实现对电机转速的调节。
变极调速的优点是控制线路简单，运行可靠，维护方便，对电网无干扰，初始投资低。然而，它也有一些缺点，比如只能实现有级调速，调速级差较大，这在一定程度上限制了它的使用范围。
变极调速通常适用于一些特定的应用场合，如低速大扭矩负载，如卷扬机、提升机、拖拉机、挖掘机等。在这些场合，变极调速可以提供较大的输出扭矩，快速启动和制动，满足重载、低速负载等需求。
本次针对调速控制针对变极调速进行介绍。
典型的变极调速方法有 Y-YY 接法和△ -YY 接法。
二、三相笼型异步电动机的构成
介绍变极调速之前，我们需要知道异步电动机内部的绕组组成及其运行原理。下图1所示为三相笼型异步电动机的构成示意图。

图1 三相笼型异步电动机的构成示意图
三相笼型异步电动机的主要结构包括定子（静止部分）和转子（旋转部分）。定子由三相绕组组成，通过交流电源供电，产生旋转磁场。转子由导体制成的笼型结构组成，通常是由铝条或铜条嵌入铁芯槽中构成。当定子旋转磁场旋转时，会在转子笼型结构中产生感应电流，这个感应电流再与旋转磁场相互作用，从而使转子产生转矩，驱动电动机旋转。
三、双速异步电动机定子绕组的接线方式
现在我们知道了异步电动机的转动驱动方式，下面我们介绍双速异步电动机定子绕组接线方式。
图2 双速异步电动机定子绕组接线示意图
图2所示为双速异步电动机定子绕组接线示意图， 其△ -YY 接法是将电动机定子绕组的U1、V1、W1 3 个接线端接三相交流电源，而将定子绕组的 U2、V2、W2 3 个接线端悬空， 三相定子绕组接成三角形， 此时电动机低速运行。此时定子绕组磁极对数P为高速运行时的2倍。
若将电动机定子绕组的3接线端子 U1、V1、W1 连在一起， 而将 U2、V2、W2 接三相交流电源，则原来三相定子绕组的三角形接线 （△ ）即变为双星形接线 （YY ），此时电动机为高速运行。
变极调速的两种接线方法如下所示。
变极调速的两种接线方法
变极调速的优点是可以适应不同性质的负载的要求。
其缺点是变极调速时，转速几乎是成倍变化，所以调速的平滑性差，属于有级调速。但是它在每个转速等级运转时，和通常的异步电动机一样，具有较硬的机械特性， 稳定性较好，所以对于不需要无级调速的生产机械， 如金属切削机床、通风机及升降机等均可采用变极调速。
四、双速电动机调速控制电路
下面介绍两种双速电动机调速控制电路，手动控制和自动控制，均采用变极调速。
图3所示为手动控制的双速电动机调速控制电路。
图3 手动控制的双速电动机调速控制电路
控制原理如下：
起动时，闭合上电源开关 QS，引入三相电源。按下低速起动按钮 SB2 后，接触器 KM1 的线圈通电，主触点闭合且其线圈通过与按钮 SB2 并联的辅助常开触点 KM1 实现自锁，电动机定子绕组作△ 形联结，电动机低速运转。
如需要转换为高速运转，按下高速起动按钮 SB3，低速接触器 KM1 线圈断电释放，主触点断开，互锁触点闭合，几乎同时，高速接触器 KM2 和 KM3 线圈通电，KM2 和 KM3 主触点闭合，使电动机定子绕组连接成双星形 （YY ） 并联， 电动机高速运转。
图4所示为自动控制的双速电动机调速控制电路。
图4 自动控制的双速电动机调速控制电路
控制原理如下：
起动时，闭合上电源开关 QS，引入三相电源。按下起动按钮 SB2 后，接触器 KM1 的线圈通电， 主触点闭合且其线圈通过与按钮 SB2 并联的辅助常开触点 KM1 实现自锁， 电动机定子绕组作△ 型联结， 电动机低速运转。
同时，时间继电器 KT 线圈得电，经过一段时间延时，时间继电器常开触点闭合，常闭触点断开，低速接触器 KM1 线圈断电释放，主触点断开，互锁触点闭合，几乎同时，高速接触器KM2 和 KM3 线圈通电 KM2 和 KM3 主触点闭合，使电动机定子绕组联成双星形（ YY）并联， 电动机高速运转。