一、实验目的

通过实验理解和掌握双速异步电动机电气控制电路的原理。

二、实验仪器

实验仪器如表5-3所示。

表5-3　实验仪器

三、知识学习及操作步骤

1.电机的调速

近年来，随着电力电子技术的发展，异步电动机的调速性能大有改善，交流调速应用日益广泛，在许多领域有取代直流调速系统的趋势。

从异步电动机的转速关系式n=n1（1-s）=可以看出，异步电动机调速可分为三大类：变极调速、变频调速和变转差率调速。

1）变极调速

改变定子绕组的磁极对数p未达到改变转速的目的。若磁极对数减少一半，同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎提高一倍，这种电动机称为多速电动机。其转子均采用笼型转子，因笼型转子感应的极对数能自动与定子相适应。

多极电动机定子绕组连接方式常用的有两种：一种是从星形改成双星形，写作Y/YY，如图5.5所示。该方法可保持电磁转矩不变，适用于起重机、传输带运输等恒转矩的负载。另一种是从三角形改成双星形，写作△/YY，如图5.6所示。该方法可保持电机的输出功率基本不变，适用于金属切削机床类的恒功率负载。上述两种接法都可使电动机磁极数减少一半，转速提高一倍。

注意：在绕组改接时，为了使电动机转向不变，应把绕组的相序改接一下。

图5.5　异步电动机Y/YY变极调速接线图

图5.6　三相异步电动机△/YY变极调速

2）变频调速

变频调速是通过改变供电电网的频率来调速。在变频调速的同时，必须降低电源电压，使电源电压与电网频率的比值保持不变。

U1≈E1=4.44f1N1kw1φ0

变频调速的优点是能平滑调速、调速范围广、效率高。缺点是系统较复杂、成本较高。随着晶闸管整流和变频技术的迅速发展，异步电动机的变频调速应用日益广泛，它主要用于拖动泵类负载，如通风机、水泵等。

3）变转差率调速(www.daowen.com)

（1）改变定子电压调速。此法用于笼型异步电动机，属于改变转差率s调速。

对于转子电阻大、机械特性曲线较软的笼型异步电动机，采用此法调速的范围很宽。缺点是低压时机械特性太软，转速变化大，可采用带速度负反馈的闭环控制系统来解决该问题。

改变电源电压调速过去都采用定子绕组串联电抗器来实现，目前已广泛采用晶闸管交流调压线路来实现。

（2）转子串电阻调速。此法只适用于绕线式异步电动机，属于改变转差率s调速。

转子串电阻调速的优点是方法简单，主要用于中、小容量的绕线式异步电动机，如防式起动机等。若转速太低，则转子损耗较大，且低速时效率不离。

（3）串级调速。它也是适用于绕线式异步电动机，属于改变转差率s调速。

串级调速就是在异步电动机的转子回路串入一个三相对称的附加电动势，其电动势与转子电动势相同，通过改变附加电动势的大小和相位，就可以调节电动机的转速。若引入附加电动势后使电机转速降低，则称为低同步串级调速；若引入附加电动势后导致转速升高，则称为超同步串级调速。

串级调速性能比较好，过去由于附加电动势的获得比较难，长期以来没能得到推广。近年来，随着可控硅技术的发展，串级调速有了广阔的发展前景。现已被广泛用于水泵、风机的节能调速和不可逆轧钢机、压缩机等生产机械。

2.双速电机的控制

双速电动机是通过改变定子绕组的接法从而实现三相异步电动机转速的改变。

如图5.7所示，主电路中KM1为三角形连接接触器，实现低速控制。KM2、KM3为双星形连接接触器，实现高速控制。其工作过程为：合上电源开关QF，当按下低速起动按钮SB1时，KM1接触器线圈通电，将电动机定子绕组连接成三角形，电动机以四极低速运转。若按下高速起动按钮SB2，则KM1线圈失电，同时KM2、KM3将电动机定子绕组连接成双星形，电动机以双极高速运转。

图5.7　双速异步电动机电气控制设计图

四、实验内容及要求

（1）低速运转接线时，电源进线端为U1、V1、W1而U2、V2、W2为悬空。

（2）高速运转接线时，电源进线端为U2、V2、W2。

五、思考题

在生活中有哪些地方可以运用双速电机？举例说明。

六、实验报告要求

（1）回答思考题。

（2）标明实验电路所用的器件型号。

（3）记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。