第三章-第五节：单相异步电动机的调速及反转（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（ 高等教育出版社）

第三章 单相异步电动机 第五节：单相异步电动机的调速及反转 目 录 单相异步电动机的调速 01 单相异步电动机的反转 02 目录 Content 仪用互感器 一、单相异步电动机的调速 单相异步电动机的调速原理与三相异步电动机一样可以用改变电源频率(变频调速)、改变电源电压(调压调速)和改变绕组的磁极对数(变极调速)等来达到调速目的，目前最常见的是在通风机负载上采用的改变电源电压调速。调压调速有两个特点：一是电源电压只能从额定电压往下调，因此电动机的转速也只能从额定转速往低调；二是因为异步电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，因此电压降低时，电动机的转矩和转速都下降，所以这种调速方法只适用于转矩随转速下降而下降的负载(称为通风机负载),如电风扇、鼓风机等。常用的调压调速又分为晶闸管无级调速、串电抗器调速、自耦变压器调速、串电容器调速、绕组抽头法调速等多种。 1.晶闸管无级调速 晶闸管无级调速器在日常生活中随处可见，是目前应用最广的一种电风扇调速装置。晶闸管无级调速是用改变晶闸管导通角α的方法来改变电动机端电压u的波形，从而改变端电压u的有效值，达到调速的目的。 一、单相异步电动机的调速 当导通角α=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即晶闸管全导通。当α<180°时，电动机端电压波形如图3-19中实线部分所示，即晶闸管非全导通，电压u的有效值减小，α越小，电压值越小，则电动机转速越低。由于此时的电压波形不连续，且波形很差，因此电动机噪声大，甚至有明显抖动，并带来干扰，这些现象一般在电风扇微风或低风速时出现。 一、单相异步电动机的调速 图3-20为电风扇用晶闸管无级调速电路，它主要由主电路和触发电路两部分构成，主电路是由风扇电容电动机和双向晶闸管VT组成的单相交流调压电路，触发电路是由氖管H组成的简易触发器电路。在双向晶闸管两端并接的RC保护电路，是利用电容器两端电压瞬时不能突变的原理，起到晶闸管关断过电压的保护作用。 接通电源后，电容C₁充电，当电容C₁两端电压的峰值达到氖管HL的阻断电压时，HL亮，双向晶闸管VT被触发导通，电风扇转动。改变电位器Rp的大小，即改变了C₁的时间常数，使VT的导通角发生变化，也就改变了电动机两端的电压，因此电风扇的转速改变。由于Rp是无级变化的，因此，电风扇的转速也是无级变化的。 一、单相异步电动机的调速 2.串电抗器调速 电抗器为一个带抽头的铁芯电感线圈，串联在单相电动机电路中起降压作用，通过调节抽头使电压降不同，从而使电动机获得不同的转速，如图3-21所示。当开关SA在1挡时电动机转速最高，在5挡时转速最低。开关SA有旋钮开关和琴键开关两种，这种调速方法接线方便、结构简单、维修方便，常用于简易的家用电器(如台式电风扇、吊式电风扇)中；缺点是电抗器本身消耗一定的功率，且电动机在低速挡启动性能较差。此法曾被广泛采用，但随着晶闸管无级调速的普遍推广，现已很少使用。 一、单相异步电动机的调速 3.自耦变压器调速 加在单相异步电动机上电压的调节可通过自耦变压器来实现，如图3-22所示。图3-22(a)所示电路在调速时使整台电动机降压运行，因此在低速挡时启动性能较差。图3-22(b)所示电路在调速时仅使工作绕组降压运行，所以它的低速挡启动性能较好，但接线较复杂。 4.串电容器调速 将不同容量的电容器串人单相异步电动机电路中，也可调节电动机的转速，由于电容器容抗与电容量成反比，故电容最越大，容抗就越小，相应的电压降也小，电动机转速就高；反之、电容量越小，容抗就越大，电动机转速就低。图3-23为具有三挡速度的风扇串电容器调速电路，图中电阻R₁及R₂为泄放电阻，在断电时将电容器中的电能泄放掉。 一、单相异步电动机的调速 5.绕组抽头法调速 绕组抽头法调速是在单相异步电动机定子铁芯上再嵌放一个调速绕组(又称中间绕组),它与工作绕组及启动绕组连接后引出几个抽头，如图3-24所示。中间绕组起调节电动机转速的作用。这样就省去了调速电抗器铁芯，降低了产品成本，节约了电抗器上的能耗，其缺点是使电动机嵌线比较困难，引出线头较多，接线也较复杂。 一、单相异步电动机的调速 6.PTC元件调速(电风扇微风挡电路) 与图3-11中用PTC元件启动单相异步电动机的原理相仿，在需要微风挡的电风扇中，常采用PTC元件调速的微挡风电路。所谓微风是指电动机转速在500 r/min以下送出的风，此时若采用普通的调速方法，电风扇在这样的低转速下是不能启动的，要实现电风扇的微风运转，首先要解决低转速下的启动问题。简单的办法就是利用PTC元件的特性来解决这一问题。 一、单相异步电动机的调速 1.串电抗调速 与电动机定子绕组串联，在电抗上产生电压降 罩极电动机串电抗器 调速电路图 电容电动机带有指示灯 串电抗器调速的电路 特点：