三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方案設(shè)計(jì)

異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法主要有：變極調(diào)速、變阻調(diào)速和變頻調(diào)速等幾種。
變極調(diào)速是通過改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)以實(shí)現(xiàn)調(diào)速；
變阻調(diào)速是通過改變轉(zhuǎn)子電阻以實(shí)現(xiàn)調(diào)速；
變頻調(diào)速目前使用專用變頻器可以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制。

一、變極調(diào)速控制線路
變極調(diào)速是通過改變定子空間磁極對(duì)數(shù)的方式改變同步轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)速的目的。在恒定頻率情況下，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)成反比，磁極對(duì)數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速就下降一半，從而引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的下降。顯然，這種調(diào)速方法只能一級(jí)一級(jí)地改變轉(zhuǎn)速，而不能平滑地調(diào)速。
雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組的結(jié)構(gòu)及接線方式如圖所示。

(a) 結(jié)構(gòu)示意          (b) 三角形接法        (c) 雙星形接法

其中，（a）圖為結(jié)構(gòu)示意圖，改變接線方法可獲得兩種接法，(b) 圖為三角形接法，磁極對(duì)數(shù)為2對(duì)極，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，是一種低速接法；(c) 圖為雙星形接法，磁極對(duì)數(shù)為1對(duì)極，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，是一種高速接法。

1、雙速三相交流異步電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速線路

圖中，KM1主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)定子繞組連接成三角形接法，KM2和KM3主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)定子繞組連接成雙星形接法。
線路動(dòng)作原理為：
低速控制：

2、雙速三相交流異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制變極調(diào)速線路
SA有三個(gè)位置：
中間位置所有接觸器和時(shí)間繼電器都不接通，控制電路不起作用，電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)；
低速位置接通KM1線圈電路，其觸點(diǎn)動(dòng)作的結(jié)果是電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，以低速運(yùn)轉(zhuǎn)；
高速位置接通KM2、KM3和KT線圈電路，電動(dòng)機(jī)定子繞組接成雙星形，以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。但應(yīng)注意的是該線路高速運(yùn)轉(zhuǎn)必須由低速運(yùn)轉(zhuǎn)過渡。
控制線路動(dòng)作原理：
轉(zhuǎn)換開關(guān)SA置于高速位置，KT得電，其瞬時(shí)觸點(diǎn)閉合，KM1得電，M低速運(yùn)行，當(dāng)時(shí)間繼電器的設(shè)定時(shí)間到達(dá)，KM1失電，KM2、KM3得電，電動(dòng)機(jī)M高速運(yùn)行。

3、三速三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速線路
三速籠型異步電動(dòng)機(jī)的定子槽安裝有兩套繞組，分別是三角形繞組和星形繞組，其結(jié)構(gòu)及接線方式如圖所示。低速運(yùn)行按圖 (b ) 所示接線，定子繞組為三角形接法。中速運(yùn)行按圖(c) 所示接線，定子繞組為星形接法。高速運(yùn)行按圖 (d) 所示接線，定子繞組為雙星形接法。

 (a) 結(jié)構(gòu)         (b) 低速接法        (c) 中速接法         (d) 高速接法
下圖為三速籠型電動(dòng)機(jī)控制線路，圖中SB1、SB2、SB3分別低速、中速、高速按鈕，KM1、KM2、KM3分別為低速、中速及高速接觸器，以完成定子繞組的三角形接法、星形接法及雙星形接法。

線路動(dòng)作原理為：
按下任何一個(gè)速度起動(dòng)控制按鈕（SB1、SB2、SB3），對(duì)應(yīng)的接觸器線圈得電，其自鎖和互鎖觸點(diǎn)動(dòng)作，完成對(duì)本線圈的自鎖和對(duì)另外接觸器線圈的互鎖，主電路對(duì)應(yīng)的主觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)定子繞組對(duì)應(yīng)的接法，使電動(dòng)機(jī)工作在選定的轉(zhuǎn)速下。
顯然，這套線路任何一種速度要轉(zhuǎn)換到另一種速度時(shí)，必須先按下停止按鈕，因?yàn)槿齻€(gè)接觸器之間是電氣互鎖的。

二、變頻調(diào)速控制線路

變頻調(diào)速的功能是將電網(wǎng)電壓提供的恒壓恒頻交流電變換為變壓變頻的交流電，它是通過平滑改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率f來調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0。從而實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速。這種調(diào)速方法由于調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速n0，故可以由高速到低速保持有限的轉(zhuǎn)差率，效率高、調(diào)速范圍大，精度高，是交流電動(dòng)機(jī)一種比較理想的調(diào)速方法。
由于電動(dòng)機(jī)每極氣隙主磁通￠m要受到電源頻率f的影響，所以實(shí)際調(diào)速控制方式中要保持定子電壓U1與其頻率f為常數(shù)這一基本原則。
由于變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟，故把實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置做成產(chǎn)品即變頻器。按變頻器的變頻原理可分為：交—交變頻器和交—直—交變頻器。隨著現(xiàn)代通信載波技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展，PMW（輸出電壓調(diào)寬不調(diào)幅）變頻器已成為當(dāng)今變頻器的主流。
交—交變頻器和交—直—交變頻器的結(jié)構(gòu)如圖2.20所示。

圖2.20變頻器方框圖
交—交變頻器也稱直接變頻器，它沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)交流電被直接變成可調(diào)頻調(diào)壓的交流電。
交—直—交變頻器也稱間接變頻器，它先將電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)過中間濾波環(huán)節(jié)之后，再進(jìn)行逆變才能轉(zhuǎn)換為變頻變壓的交流電。