三相交流异步电动机调速控制方案设计

异步电动机调速方法主要有：变极调速、变阻调速和变频调速等几种。
变极调速是通过改变定子绕组的磁极对数以实现调速；
变阻调速是通过改变转子电阻以实现调速；
变频调速目前使用专用变频器可以实现异步电动机的变频调速控制。

一、变极调速控制线路
变极调速是通过改变定子空间磁极对数的方式改变同步转速，从而达到调速的目的。在恒定频率情况下，电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速就下降一半，从而引起异步电动机转子转速的下降。显然，这种调速方法只能一级一级地改变转速，而不能平滑地调速。
双速电动机定子绕组的结构及接线方式如图所示。

(a) 结构示意          (b) 三角形接法        (c) 双星形接法

其中，（a）图为结构示意图，改变接线方法可获得两种接法，(b) 图为三角形接法，磁极对数为2对极，同步转速为1500r/min，是一种低速接法；(c) 图为双星形接法，磁极对数为1对极，同步转速为3000r/min，是一种高速接法。

1、双速三相交流异步电动机手动控制变极调速线路

图中，KM1主触点闭合，电动机定子绕组连接成三角形接法，KM2和KM3主触点闭合，电动机定子绕组连接成双星形接法。
线路动作原理为：
低速控制：

2、双速三相交流异步电动机自动控制变极调速线路
SA有三个位置：
中间位置所有接触器和时间继电器都不接通，控制电路不起作用，电动机处于停止状态；
低速位置接通KM1线圈电路，其触点动作的结果是电动机定子绕组接成三角形，以低速运转；
高速位置接通KM2、KM3和KT线圈电路，电动机定子绕组接成双星形，以高速运转。但应注意的是该线路高速运转必须由低速运转过渡。
控制线路动作原理：
转换开关SA置于高速位置，KT得电，其瞬时触点闭合，KM1得电，M低速运行，当时间继电器的设定时间到达，KM1失电，KM2、KM3得电，电动机M高速运行。

3、三速三相交流异步电动机调速线路
三速笼型异步电动机的定子槽安装有两套绕组，分别是三角形绕组和星形绕组，其结构及接线方式如图所示。低速运行按图 (b ) 所示接线，定子绕组为三角形接法。中速运行按图(c) 所示接线，定子绕组为星形接法。高速运行按图 (d) 所示接线，定子绕组为双星形接法。

 (a) 结构         (b) 低速接法        (c) 中速接法         (d) 高速接法
下图为三速笼型电动机控制线路，图中SB1、SB2、SB3分别低速、中速、高速按钮，KM1、KM2、KM3分别为低速、中速及高速接触器，以完成定子绕组的三角形接法、星形接法及双星形接法。

线路动作原理为：
按下任何一个速度起动控制按钮（SB1、SB2、SB3），对应的接触器线圈得电，其自锁和互锁触点动作，完成对本线圈的自锁和对另外接触器线圈的互锁，主电路对应的主触点闭合，实现对电动机定子绕组对应的接法，使电动机工作在选定的转速下。
显然，这套线路任何一种速度要转换到另一种速度时，必须先按下停止按钮，因为三个接触器之间是电气互锁的。

二、变频调速控制线路

变频调速的功能是将电网电压提供的恒压恒频交流电变换为变压变频的交流电，它是通过平滑改变异步电动机的供电频率f来调节异步电动机的同步转速n0。从而实现异步电动机的无级调速。这种调速方法由于调节同步转速n0，故可以由高速到低速保持有限的转差率，效率高、调速范围大，精度高，是交流电动机一种比较理想的调速方法。
由于电动机每极气隙主磁通￠m要受到电源频率f的影响，所以实际调速控制方式中要保持定子电压U1与其频率f为常数这一基本原则。
由于变频调速技术日趋成熟，故把实现交流电动机调速装置做成产品即变频器。按变频器的变频原理可分为：交—交变频器和交—直—交变频器。随着现代通信载波技术及电力电子技术的发展，PMW（输出电压调宽不调幅）变频器已成为当今变频器的主流。
交—交变频器和交—直—交变频器的结构如图2.20所示。

图2.20变频器方框图
交—交变频器也称直接变频器，它没有明显的中间滤波环节，电网交流电被直接变成可调频调压的交流电。
交—直—交变频器也称间接变频器，它先将电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再进行逆变才能转换为变频变压的交流电。