【文章內(nèi)容簡介】 兩套繞組彼此獨立，因此可以分別設(shè)計，選用不同截面的導(dǎo)線、各自獨立的匝數(shù)，獨立的節(jié)距等等，因此兩套繞組都比較合理。但是由于這兩套繞組都要嵌放在定子槽內(nèi)，槽的空間就顯得緊張了，往往槽要開得大一些，而槽大了就會減小齒截面，又會影響磁通量，因此也要統(tǒng)籌考慮繞組和鐵心的合理參數(shù)。實現(xiàn)最佳配合。 ? 電梯中常用的一種雙繞組變極電機極數(shù)為 6極／ 24極，接線方式為 Y／ Y，使用時需要哪種轉(zhuǎn)速就將相應(yīng)的繞組接入電源即可。但需要注意的是，不能將兩套繞組同時接人電源，也不能在一套繞組工作時將另一套繞組短路閉合，否則將造成電機的損壞。 ? （二）單繞組變極電動機 ? 這種變極電動機內(nèi)，只嵌放一套定子繞組，而通過對這套定子繞組的不同接線組合得到不同的極數(shù)。與雙繞組變極電動機相比，單繞組變極電動機的內(nèi)部空間相對寬松一些，因為它只需要放一套繞組，用銅量也會少很多。但是由于兩種極數(shù)要在一套繞組中實現(xiàn)，繞組的跨距就要適合這不同極數(shù)，這樣一來繞組的布置對每一種極數(shù)都不是最佳安排，因此電機的效率、功率因數(shù)、諧波等指標(biāo)都不如普通異步電動機。 ? 圖 3－ 26 反向變極法原理示意圖（ 2極 /4極） ? a)四極接法時電機內(nèi)的磁場 b)四極接法時 U相的接線圖 ? c)二極接法時電機內(nèi)的磁場 d)二極接法時 U相的接線圖 ? 單繞組變極可以采用反向法、換相法和變跨距法等多種方法來實現(xiàn)變極。下面介紹最常采用的反向法變極的原理。 ? 圖 3－ 26 反向變極法原理示意圖（ 2極 /4極） ? a)四極接法時電機內(nèi)的磁場 b)四極接法時 U相的接線圖 ? c)二極接法時電機內(nèi)的磁場 d)二極接法時 U相的接線圖 ? 我們用最簡單的 2極 /4極變極來說明反向變極法。圖 3－ 26 a）中簡略地畫出了四極接法時電機定子 U相繞組（ V、 W相繞組未畫）的布置、接線情況及產(chǎn)生的磁場情況。這時 U相電流由 U11U21 繞組的 U11端流入，沿線圈邊 U11向紙內(nèi)方向流，在鐵芯另一端經(jīng)端接線到線圈邊 U21，再經(jīng) U21向紙外流出，然后經(jīng)連線由 U12流入，到另一端經(jīng)端接線到 U22后由 U22流出，各線圈邊的電流方向見圖。在這樣的電流作用下就會引起電機內(nèi)的磁通，其磁力線方向為圖中虛線所示，在 U11U21間的磁力線由定子指向轉(zhuǎn)子，或說定子向轉(zhuǎn)子發(fā)出磁力線，我們在此處定子鐵心處標(biāo)以 N極。在 U21U12之間的磁力線則是由轉(zhuǎn)子指向定子，我們在此處的定子鐵心處標(biāo)以 S極。類似地， U12U22之間為 N極， U22U11之間為 S極。于是我們看到此時電機內(nèi)部由 U相繞組電流引起的磁場為四個極，根據(jù)交流電機旋轉(zhuǎn)磁場理論可以知道， V相、 W相繞組的電流也同樣會產(chǎn)生四個極，當(dāng)三相電流是對稱交變的時候，它們所產(chǎn)生的合成磁場一定是四極的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng) U相電流達到正向最大時，該電機的磁場分布情況就是圖 3－ 26 a）那樣。圖 3－ 26 a）的電機斷面示意圖也可以簡略地畫成圖 3－ 26 b）那樣的展開圖來表示，它相當(dāng)于將 a） 圖在 A’A 處切開展平后的情形。圖 3－ 26 b）中叉圈和點圈表示磁力線的方向，進入紙面方向的磁力線是指向轉(zhuǎn)子方向的磁力線，相當(dāng)于 a）中的 N極，而磁力線指向紙外的地方則相當(dāng)于 S極。 ? 圖 3－ 26 c）則表示了同一臺電機 A相繞組的聯(lián)接方式改變后的情況，這時 U11U21繞組的終端 U21不再與 U12 U22繞組的 U12相接，而改為U21與 U22 相接，此時各線圈邊的電流方向為 :U11入 U21 出， U22入U12出。電動機內(nèi)的磁場如虛線所示，在 U11U21之間的定子鐵芯形成 N極，而在 U12U22之間的定子鐵芯則是 S極，在 U21U12之間和在U22U11之間則不能形成磁極，因此處相鄰的電流是同方向的。顯然這時電機為二極的。這時也可以簡單地畫成圖 326d）那樣的展開圖形式。 ? 從上面的分析看出，通過將每一相繞組的一半繞組改變接線順序從而改變電流方向（使其中電流反向），便可以實現(xiàn)變極，這就是反向法變極的原理。 ? 利用相繞組中電流部分地反向來變極的方法，除了可以得到上面所列的倍極比（ 2／ 4極、 4／ 8極等）雙速電機外，還可以得到非倍極比（例如 4／ 6極、 6／ 8極）的雙速電機。圖 3－ 27則表示了一臺 4／ 6極變極的原理。圖中 a）是四極接法，而在 b）中將 4兩個線圈的電流反向了，從而造成了六個極。這六個極的分布是不均勻的，它將造成諧波的增大、效率的降低。 三、變極調(diào)速電梯主電路 ? （一）雙繞組 6／ 24極變極電機用作電梯曳引電動機的主電路 ? 圖中電動機 M有兩套繞組，快速（ 6極）繞組的引出端為 XK XKXK3，在內(nèi)部三相接成“ Y”形接法；慢速（ 24極）繞組的引出端為XM XM XM3，在內(nèi)部三相也是“ Y”形接法。接觸器 KS是用于接通快速繞組實現(xiàn)快速起動、運行用的，接觸器 KM1則是用于接通慢速繞組實現(xiàn)減速、慢速運行用的。顯然快速接觸器 KS與慢速接觸器KM1不能同時吸合，應(yīng)該互鎖。上升接觸器 KM和下降接觸器 KMR是用來改變電機相序?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)運行的接觸器，當(dāng) KM接通時電機正轉(zhuǎn)，拖動轎廂向上運動；當(dāng) KMR接通時，電機反轉(zhuǎn)，拖動轎廂向下運動。顯然 KM與 KMR也應(yīng)互鎖，以防止電源被短路， KR和 KR1分別為快速運行熱繼電器和慢速運行熱繼電器，是用來保護快速繞組和慢速繞組，防止由于電機過載造成電機繞組過熱而損壞的事故。 ? 由于電梯運行中有舒適感的要求，因此在升速、降速過程中不應(yīng)有過大的沖擊，速度應(yīng)盡量平滑過渡，為此在主回路中設(shè)置了電感和電阻，通過在定子繞組中串入阻抗來改變電機機械特性，減緩沖擊。 （二）單繞組 6／ 24極變速電機用作電梯曳引電機的主電路 ? 圖 3－ 32 采用單繞組變極電動機的雙速電梯主電路 ? 圖 3－ 32是采用單繞組變極電動機作為電梯曳引電動機的雙速電梯主電路圖。可以看出它與圖 3－ 29的雙繞組變極電機電路很相近。圖中采用一個快速接觸器 KS1，當(dāng)快速（ 6極）運行時，通過 KS1的常開點將電機端子 3短接到一起構(gòu)成另一個星形點，使電機接成雙星形（ YY）接法，實現(xiàn)圖 3－ 28 b）的接線。 KS是快速接觸器，當(dāng)KS、 KS1吸合時，電機以六極 YY接法快速運轉(zhuǎn)。 KM1是慢速接觸器，當(dāng) KS KS斷開，而 KM1接通時，電機被接成 Y接形成 24極，同步速為 250r／ min。 KM是上升接觸器， KMR是下降接觸器。當(dāng) KM接通時，電機正轉(zhuǎn)，帶動轎廂上升；當(dāng) KMR接通時，電源相序被改變，電機反轉(zhuǎn)，拖動轎廂下降。 KA是快速運行接觸器，它接通后短路掉快速電阻 RK，使快速繞組直接接到電源上，電機在固有特性上轉(zhuǎn)入穩(wěn)速運行。 KA1， KA KA3是慢速運行接觸器， KA KA2是逐段切除慢速電阻用的，而 KA3則使 RM全部被切除掉，使電機進入慢速固有特性并轉(zhuǎn)入穩(wěn)定低速運行。 第七節(jié) 交流調(diào)壓調(diào)速電梯拖動方式 ? 一、交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速的基礎(chǔ)知識 ? （一）調(diào)壓調(diào)速的基本原理 ? 我們知道，改變電源電壓，交流異步電動機的機械特性就將改變那樣。 ? 如果電機拖動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 MZ，那么當(dāng)電機電壓 U1=U1N時 , 電機將穩(wěn)定運行在 A點，當(dāng)電壓降低到 U1’時，電機將穩(wěn)定運行在 B點，當(dāng)電壓降低到 U1”時，電機將穩(wěn)定運行在 C點。由于 V1N＞ V1’＞ U1”，因此 nAnBnC（見圖 333 a））。可見調(diào)壓可以調(diào)速，這對于需要調(diào)節(jié)穩(wěn)定運行速度的生產(chǎn)機械是有用的。 ? 從圖 333a）我們可以看出，對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)壓調(diào)速只能在最大轉(zhuǎn)矩點 P以上的速度范圍內(nèi)調(diào)速，否則系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行。這就是說對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速穩(wěn)定運行的范圍是 ? 0＜ s＜ sm ? 亦可寫作 n1＞ n＞ nP。 ? 圖 3－ 33 交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速機械特性 ? a） sm1 b） sm＞ 1 （二）調(diào)壓電路 ? 圖 3－ 34 三相調(diào)壓電路（三相星形調(diào)壓） ? 圖 334是目前普遍采用的調(diào)壓方法。它采用三對彼此反并聯(lián)的可控硅為星形接法的電機供電。在這種接線方式下，只有一個可控硅被觸發(fā)是不能構(gòu)成回路的。也就是說，當(dāng)一相的正向可控硅被觸發(fā)時，在另兩相中至少得有一個反向的可控硅被觸發(fā)才能將電源電壓加到電機繞組上。圖 3－ 35表示了六個可控硅的觸發(fā)脈沖與三相電源電壓 Ua0、Ub0、 Uc0的相對關(guān)系，圖中的 1號脈沖被送給圖 3－ 34中的 l號可控硅的門極去觸發(fā)該可控硅，依此類推， 2～ 6號脈沖分別去觸發(fā) 2～ 6號可控硅。這六個觸發(fā)脈沖彼此間隔 60176。 電角度。規(guī)定 Ua0 的正向過零點為 α＝ 0點，則 1號脈沖的前沿與該點的間隔就被稱作可控硅的觸發(fā)角。從圖中可以看出，當(dāng)觸發(fā)角 α＜ 0 ?；?α＞ 180”時，可控硅承受反向電壓，不具備導(dǎo)通條件，當(dāng) 150176。 ＜ α＜ 180176。 時，沒有任何兩個可控硅可以同時導(dǎo)通，因此不會有輸出電壓，也就不會有電流?？梢妼嶋H可用的 α角范圍在 0176。 ＜ α＜ 150176。 之間（當(dāng) α ＞ 90176。 以后，應(yīng)采用寬脈沖觸發(fā)或雙脈沖觸發(fā)）。 ? 在調(diào)壓調(diào)速電梯中，目前采用較多的是圖 334這種電路，下面針對這種電路分析其輸出電壓的波形。 (三 )調(diào)壓電路的輸出電壓波形 ? 交流調(diào)壓電路的輸出電壓中含有較多的高次諧波，這是交流調(diào)壓方法的一個重要缺點。下面我們針對圖 3－ 34所示電路，分析它的輸出電壓波形。為了簡化問題，假設(shè)負(fù)載為純電阻負(fù)載，即負(fù)載功率因數(shù)cosφ=1，井忽略電機繞組間的互感影響。按常規(guī)將電源中性線的電位作為零電位。 ? 當(dāng) α=0176。 時，三相電壓可以完整地通過可控硅加到電機上，忽略可控硅的管壓降，則電機得到額定電壓。這種情況與電機直接接到三相電源上是一樣的，星形點 0’的電位與電源中性線 N的電位是一樣的，都是零電位。 ? 下面分析 α=30176。 時電機的相電壓 uuo’的波形。為了簡化問題，假設(shè)負(fù)載為純電阻的。這時的 1~6號觸發(fā)脈沖的位置如圖 3－ 36 a) 中標(biāo)注的那樣，為了形象起見，將觸發(fā) 6號可控硅的觸發(fā)脈沖畫向下，并且將各觸發(fā)脈沖所對應(yīng)可控硅上的正向（對可控硅講是正向的）電壓的半個正弦波分別標(biāo)以 l~6號。 ? 交流調(diào)壓電路的輸出電壓中含有較多的高次諧波，這是交流調(diào)壓方法的一個重要缺點。下面我們針對圖 3－ 34所示電路，分析它的輸出電壓波形。為了簡化問題，假設(shè)負(fù)載為純電阻負(fù)載，即負(fù)載功率因數(shù) cosφ=1，井忽略電機繞組間的互感影響。按常規(guī)將電源中性線的電位作為零電位。 ? 當(dāng) α=0176。 時，三相電壓可以完整地通過可控硅加到電機上，忽略可控硅的管壓降，則電機得到額定電壓。這種情況與電機直接接到三相電源上是一樣的，星形點 0’的電位與電源中性線 N的電位是一樣的，都是零電位。 ? 下面分析 α=30176。 時電機的相電壓 uuo’的波形。為了簡化問題，假設(shè)負(fù)載為純電阻的。這時的 1~6號觸發(fā)脈沖的位置如圖 3－ 36 a) 中標(biāo)注的那樣，為了形象起見，將觸發(fā) 6號可控硅的觸發(fā)脈沖畫向下，并且將各觸發(fā)脈沖所對應(yīng)可控硅上的正向（對可控硅講是正向的）電壓的半個正弦波分別標(biāo)以 l~6號。 ? 首先分析電機星形點 O’的電位 uo’o。在 0176。 ～ 30176。 范圍內(nèi) 1號可控硅尚未導(dǎo)通，而 5號、 6號可控硅已經(jīng)導(dǎo)通，這時 0’點的電位應(yīng)為 V、 W相繞組分壓確定。在0176。 時刻 ,因此 uo’=0；在 30176。 時刻 1號可控硅尚未導(dǎo)通時， ,，從而可以畫出0～ 30176。 區(qū)間 uo’波形見圖。 ? 在 30176。 ～ 60176。 范圍內(nèi)， 1號可控硅由于受到觸發(fā)而導(dǎo)通， 5號、 6號可控硅繼續(xù)導(dǎo)通，這時三相電壓都加到電機端，因此星形點 O’的電位一定是零。在 60176。 ～ 90176。 范圍內(nèi)， 5號可控硅因電壓過零變負(fù)而關(guān)斷，反向的 2號可控硅尚未觸發(fā)，因此只有 1號、 6號可控硅繼續(xù)導(dǎo)通， U、 V兩相繞組通電， O’點電位由 U、 V相繞組分壓決定，即，在 60176。 時刻，因此 uo’=0；在 90176。 時刻，，因此，從而可以畫出 60176。 ～ 90176。 區(qū)間 uo’波形。 ? 在 90176。 ～ 120176。 范圍內(nèi)， 2號可控硅被觸發(fā)而導(dǎo)通， 1號、 6號可控硅繼續(xù)導(dǎo)通，電動機三相繞組均被接到電源上，因此在 90176。 ～ 120176。 區(qū)間，電動機星形點的電位 Uo’=0。如此可以逐段分析出 O’點的電位波形曲線如圖 336 a）那樣。 ? 下面分析電動機的相電壓波形。以 U相繞組為例，在 U相可控硅 1號、 4號未觸發(fā)導(dǎo)通的 0176。 ～ 30176。 區(qū)間和 180176。 ～ 210176。 區(qū)間， uo’=0。而在可控硅導(dǎo)通后電動機得到的 U相電壓應(yīng)當(dāng)是 U相電源電壓 uu與星形點電位 uO’之差，即 ? UuO’=uuOuo’ ? 按上面兩個方法可以畫出 U相電壓 uuo’的波形如圖 3－ 36 a）中粗實線那樣。該曲線表明，在 α=30176。 時，電機得到的相電壓不再是一個正弦波了，而是在正弦波基礎(chǔ)上被“挖掉”，或“補上”一些三角波形，它除了基波外，還包含了高次諧波。類似地，也可以畫出 V相、 W相電壓 uvo’、 uwo’的波形，它們與 uu