三相繞線式異步電機，它具有啟動電流小，且啟動扭矩大，并能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)速度，它適合啟動時間較長和啟動較頻繁的場合，被廣泛應(yīng)用于礦山、化工等各領(lǐng)域的球磨機、破碎機、風(fēng)機、空壓機等電機傳動設(shè)備中。
根據(jù)電機轉(zhuǎn)速公式（式一）可以得出要想改變電機的轉(zhuǎn)速可以從以下幾點入手：（1）改變電機的極對數(shù)；（2）電機工作電源頻率；（3）電機的轉(zhuǎn)差率；但是不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。
N0=(1–s)60f/p （式1）（此公式適合所有的交流電機調(diào)速。）
P—電機極對數(shù)；s—電機轉(zhuǎn)差率；f—電機工作電源頻率；N0—電機同步轉(zhuǎn)速；
然而對于繞線電機調(diào)速，一般都是給轉(zhuǎn)子中接串電阻達到調(diào)速的目的，接下來介紹幾種繞線電機的簡單調(diào)速方法：
一、串電阻啟動調(diào)速。
原理：對于繞線式異步電動機，當(dāng)電網(wǎng)電壓及頻率不變時，在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻后，可以改善電動機的起動轉(zhuǎn)矩，在繞線電機轉(zhuǎn)子中串接啟動電阻，減小啟動電流，電阻一般接為星形接法，根據(jù)公式：
I0=U0/R0（式2）
當(dāng)轉(zhuǎn)子串接電阻時R0↑,在U0不變的情況下，I0↓,此分析忽略電機感抗的損耗。
主回路接線圖如圖一(a)
圖一
啟動前將電阻全部接入轉(zhuǎn)子回路，隨著啟動過程的結(jié)束，啟動電阻被逐級短接，KM1,KM2,KM3逐級吸合，保證始終有較大的起動轉(zhuǎn)矩，短接方式可以遵循時間和電流調(diào)節(jié)原則，KA1,KA2,KA3中間繼電器可以根據(jù)實際工作 情況而定。
串電阻優(yōu)點：1、系統(tǒng)穩(wěn)定，手動控制簡單。
2、對檢修維護要求低，對維護人員技術(shù)要求不高。
缺點：1、手動操作、起動性能不穩(wěn)定、起動電流大（約為3～5le），轉(zhuǎn)子能耗高。
2、技術(shù)落后，目前已逐漸被淘汰。
3、屬有級調(diào)速，機械特性較軟。
二、串頻敏變阻器調(diào)速啟動。
由于串電阻有以上缺點，經(jīng)過不斷的總結(jié)和改造，出現(xiàn)了串頻敏變阻器調(diào)速啟動，其原理：利用電感器的交流阻抗隨著通過的電流頻率的增大而增大的原理設(shè)計的，繞線電機在起動過程中，轉(zhuǎn)子電流頻率（式3），隨著轉(zhuǎn)速逐漸上升，而s下降，當(dāng)很小時，f0也逐漸下降直到無窮小。
F0=s*f1（式3）
F0—轉(zhuǎn)子電流頻率；s—電機轉(zhuǎn)差率；f1—定子電流頻率；
頻敏變阻器是一種無觸點的電磁原件，可視為帶鐵心的三相電抗器，在電機起動過程中，它的阻抗會隨著轉(zhuǎn)子電流的頻率變化而逐漸減少，故無需用人為去控制其阻抗數(shù)值，當(dāng)轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，可用接觸器KM1，將其短接。如圖一b
優(yōu)點：1、實現(xiàn)無級平滑啟動。
2、能實現(xiàn)自動與手動控制。
3、運行穩(wěn)定，維護簡單，目前在低壓、小功率繞線電機中多采用此啟動器。
缺點：1、對電壓穩(wěn)定性要求高，稍低即難起動。
2、不能連續(xù)起動，連續(xù)啟動時間間隔為3分鐘左右。
3、頻敏包易燒毀，對絕緣要求高。
三、串極調(diào)速啟動
串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。
原理：假定異步電機的外加電源電壓U0，及負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML都不變，則電機在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個頻率與轉(zhuǎn)子電勢相同，而相位相同或相反的附加電勢E1則轉(zhuǎn)子電流I0為： I0=(E0±E1)/(R2+X0)1/2（式4）
E0-轉(zhuǎn)子開路相電勢；R2-轉(zhuǎn)子回路電阻；X0-轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時每相漏抗；
當(dāng)電機在正常運行時，轉(zhuǎn)差率s很小，故R2≥X0，忽略X0，上式中，E0取電動機的一個常數(shù)，所以改變附加電勢E1就可以改變轉(zhuǎn)差率s ，從而實現(xiàn)調(diào)速。實際E0±E1≈常數(shù)（式四）
設(shè)當(dāng)E1=0時電動機運行于額定轉(zhuǎn)速，即n=n0,s=s0,當(dāng)附件電勢與轉(zhuǎn)子相電勢相位相反時，E1為負(fù)，改變E1的大小，可在額定轉(zhuǎn)數(shù)以下調(diào)速，這稱為低同步串級調(diào)速（即s>0），當(dāng)附件電勢與轉(zhuǎn)子相電勢相位相同時，E1為正，改變E1的大小，可在額定轉(zhuǎn)數(shù)以上調(diào)速，這稱為超同步串級調(diào)速(即s<0)。
根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速，多采用晶閘管串級調(diào)速，晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)是在繞線異步電動機轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或整流二極管，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頻率交流變?yōu)橹绷鳎儆镁чl管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機轉(zhuǎn)速的一種方式。晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)主回路見圖二。
BT-整流變壓器 R-頻敏變阻器
圖二
此控制調(diào)速系統(tǒng)效率利用率高，它能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，低速時機械特性也比較硬，但是在運行中也必須要注意以下兩點：
1、必須有嚴(yán)格的啟動和切換順序，由于硅原件的賴壓和額定電流的影響，必須保證電機轉(zhuǎn)速達到規(guī)定的最低轉(zhuǎn)速以上時才允許切換至串級調(diào)速運行狀態(tài)，啟動順序是：給控制回路送電，接通逆變器主電源轉(zhuǎn)子接入頻敏變阻器，接通定子電源，啟動電機，電機加速至規(guī)定轉(zhuǎn)速時切換至串調(diào)運行，此后立即切斷頻敏變阻器。
2、必須有正確的停車順序，由于繞線電機空載時勵磁電流較大，為電機額定電流的25%，因此在電機分閘時不允許轉(zhuǎn)子開路，否則將產(chǎn)生嚴(yán)重的過壓，甚至擊穿電機絕緣，停車時應(yīng)保證逆變器比整流器遲脫離電網(wǎng)，停車順序為，使串調(diào)裝置脫離電機轉(zhuǎn)子，同時接入頻敏變阻器，切斷電機定子電源，切斷逆變器電源，切斷控制回路。
串調(diào)裝置優(yōu)點：電能有效利用率高，能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，機械特性硬，晶閘管被廣泛應(yīng)用，技術(shù)難度不大，性能比較完善。
缺點：對操作人員要求比較高，一旦損壞，維護難度大。
四、繞線電動機轉(zhuǎn)子串水電阻和轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速啟動。
目前在許多礦山設(shè)備中多采用高壓（0.6KV-10KV）和大功率(650-2000KW)繞線異步電動機，如果繼續(xù)采用以上的啟動方式，則對設(shè)備和技術(shù)要求更高，系統(tǒng)保護更繁瑣，面對此情況，開發(fā)出了轉(zhuǎn)子串水電阻和轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速啟動。
1、轉(zhuǎn)子串水電阻啟動。
它是通過在電機轉(zhuǎn)子回路中串入液體電阻，自動無級調(diào)整該電阻使其由大變小最后為零，實現(xiàn)電機降壓無沖擊地平滑起動。
水電阻啟動的原理是：水電阻是利用一個水槽，將一定配比的堿性液體置于水槽中，水槽兩邊設(shè)銅質(zhì)極板，一端為定極板，一端為動極板，通過外設(shè)動力驅(qū)動極板，改變兩極板間的距離達到改變電阻的目的（電阻的阻值大小與動定極板的距離大小近似正比關(guān)系），該電阻的改變是人為通過驅(qū)動機構(gòu)設(shè)定的，電阻的切換時間利用驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)及其執(zhí)行時間來設(shè)定。通過程序控制平穩(wěn)移動動極板，最終達到電機平穩(wěn)無級啟動的目的。
具體工作過程是：在主電機起動前，液體電阻自動投入；主電機起動時，動極板在一小功率伺服電機的帶動下緩慢移動，改變兩極板之間的距離，使串入轉(zhuǎn)子回路的液體電阻阻值變化滿足上述條件，電機轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)兩極板之間距離最小時，電機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速，將液體電阻短接，完成起動過程，轉(zhuǎn)入額定運行狀態(tài)。
主要性能特點：
（1）、軟起動，起動電流小Iq≤1.3I（A）；降低了電機起動升溫，有效地延長電機使用壽命；
（2）、起動過程平滑，對機械設(shè)備無沖擊；可連續(xù)起動5~10次，起動性能優(yōu)于頻敏起動器；
（3）、對電網(wǎng)要求不高，不會產(chǎn)生諧波而影響電網(wǎng)；結(jié)構(gòu)可靠、簡單，安裝、維護方便；通用性好，可適用任何負(fù)載狀況下繞線式電機軟起動，特別適用于重載起動；
此系統(tǒng)雖然性能好，但工程造價高，普及率不高，有待推廣。
2、轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速啟動。
高壓繞線電機轉(zhuǎn)子變頻技術(shù)，采用低壓變頻器，通過高壓繞線電機轉(zhuǎn)子供電，將電機定子短封，實現(xiàn)高壓繞線電機的變頻調(diào)速，使交流電機實現(xiàn)無級調(diào)速，達到理想的運行狀態(tài)。此設(shè)計新穎，利用成熟的低壓變頻技術(shù)。主回路接線圖如圖三：
圖三
由于高壓繞線電機轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用上述結(jié)構(gòu)，以利用目前比較成熟的低壓通用型矢量控制變頻器技術(shù)，對高壓繞線電機的定子短封后，可以實現(xiàn)高壓交流繞線電機的變頻調(diào)速，因為高壓繞線電機的轉(zhuǎn)子電壓較低，轉(zhuǎn)子變頻器的電壓等級只要與電機轉(zhuǎn)子電壓匹配即可，這就使用低壓變頻器解決高壓電機的變頻調(diào)速問題，與高壓定子變頻調(diào)速控制相比，設(shè)備簡單、通用性強、可靠性高。
優(yōu)點：低壓變頻技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，配套方便；高效節(jié)能，啟動電流小，調(diào)速范圍大，靜態(tài)性能好，啟動電流小I0≤1.3Ie（A）。
缺點：變頻器技術(shù)復(fù)雜，現(xiàn)場人員很難維護，設(shè)備成本高。
五、結(jié)束語。
綜上所述，在實際應(yīng)用中，根據(jù)本人經(jīng)驗，在低壓（660V以下）繞線電機調(diào)速啟動控制系統(tǒng)中建議采用，轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動，此調(diào)速啟動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，性價比高；在高壓（660V以上）繞線電機調(diào)速啟動系統(tǒng)，建議采用轉(zhuǎn)子串水電阻啟動。實際應(yīng)用情況可根據(jù)安全可靠、經(jīng)濟的原則選擇最優(yōu)方案。
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