6. 变极调速控制电路一、核心原理概述变极调速是一种通过改变三相异步电动机定子绕组的接线方式，从而改变电机内部磁极对

变极调速是一种通过改变三相异步电动机定子绕组的接线方式，从而改变电机内部磁极对数（p），最终实现电机转速有级（阶梯式）调节的技术。

核心要件：实现此功能需要两个关键部件：多速电动机：其定子绕组经过特殊设计，可通过外部接线切换出不同的极对数（如双速、三速电机）。交流接触器：充当“自动开关”，执行绕组接法切换的逻辑控制。
转速公式：电机的同步转速 n = 60f / p（其中 f为频率，p为极对数）。极对数 p减半，转速近似翻倍。

二、绕组接法切换原理（以双速电机为例）

最常用的双速电机，其绕组通常提供两种接法，对应两种转速：

低速档（△形接法 - 三角形接法）：原理：绕组以串联方式连接，形成闭合的三角形。此时磁极对数多（例如 4 极，p=2），转速低（如 ≈1450 RPM）。特点：输出转矩大，运行电流较小。示例解释：这就像汽车挂上了一档，力量大但速度慢，非常适合机床的粗加工阶段，需要大扭矩来切削金属。
高速档（YY形接法 - 双星形接法）：原理：绕组改为并联方式，形成两个星形（Y）的中点。此时磁极对数少（例如 2 极，p=1），转速高（如 ≈2900 RPM）。特点：输出转矩较△接法小，但速度高。示例解释：这就像汽车挂上了三档或四档，速度更快但扭矩较小，适合机床的精加工阶段，快速轻切削以提高光洁度，或起重机在空钩时快速返回。

电路的核心功能，就是通过一组接触器的协同通断，安全、可靠地在这两种接法之间进行切换。

三、典型电路分析：△/YY 双速电机控制电路

这是一个工业中最经典、最常用的变极调速电路。

主电路负责完成绕组接法的物理切换，是动力传输路径。

工作过程：

低速（△形）运行：主接触器 KM1 吸合。电源（L1, L2, L3）通过 KM1 的主触点连接到电机的 U1, V1, W1端子。此时，U2, V2, W2端子悬空。电机内部绕组接成三角形（△），低速运行。
高速（YY形）运行：接触器 KM2 和 KM3 同时吸合。KM2 吸合，将电源（L1, L2, L3）连接到电机的 U2, V2, W2端子。KM3 吸合，将 U1, V1, W1三个端子在电机接线盒内部短接在一起，这就自动形成了星形（Y）的中心点。电机内部绕组接成双星形（YY），高速运行。

⚠️ 核心安全机制 - 互锁：

KM1 和 (KM2, KM3) 绝对不能同时吸合！否则会瞬间造成电源（L1, L2, L3）经KM1和KM2直接短路，引发严重事故。这个关键保护必须通过控制电路的设计来保证。

控制电路是“大脑”，它通过按钮指令和逻辑互锁，安全地控制主电路接触器的动作。

工作过程：

低速启动：按下低速启动按钮 SB2。KM1 线圈得电。
主回路：KM1 主触点闭合，电机△形运行。
控制回路：KM1 的常开辅助触点闭合自锁，松开SB2后KM1仍保持吸合。KM1 的常闭辅助触点（串联在高速支路）立即断开，形成电气互锁，确保KM2/KM3线圈无法得电。
高速启动：按下高速启动按钮 SB3。KM2 线圈得电。主回路：KM2 主触点闭合，为电机送入电源。控制回路：KM2 的常开辅助触点闭合自锁，并同时使 KM3 线圈得电（KM3主触点闭合，完成YY接法）。KM2 的常闭辅助触点（串联在低速支路）立即断开，形成电气互锁，确保KM1线圈无法得电。KM3 的常闭辅助触点也串联在KM1回路中，提供双重保护。
停止：按下停止按钮 SB1，整个控制回路失电，所有接触器断开，电机停止。
保护：热继电器 FR 的常闭触点串联在控制回路总线上。无论在高速还是低速下运行，只要电机过载，FR 动作就会切断整个控制回路电源，使电机停机，实现过载保护。

四、注意事项与特性

转向一致性：在改变极数时，电机的旋转方向有可能会反转。为了保证高低速时的转向一致，必须在设计接线时进行调相。示例解释：在主电路图中您会发现，高速时电源接入的相序与低速时相比，实际上已经对调了两相（例如，低速时L1接U1，高速时L1接W2）。这个精心设计的“调相”操作，确保了转速改变而转向不变。
功率/转矩特性：△/YY 接法：属于恒功率调速。低速（△）时转矩大，高速（YY）时转矩小。非常适合机床：低速大转矩切削，高速小转矩精加工。Y/YY 接法：属于恒转矩调速。功率随转速增加而增大。适用于输送带、卷绕机械等需要恒定牵引力的场合。
优点与缺点：优点：控制简单：主要元件为接触器，成本低，可靠性高，维护方便。效率高：无额外的转差损耗（不同于变频器或调压调速），经济性好。缺点：有级调速：不能平滑无级调速，速度是阶跃变化的。电机特殊：必须使用价格更高的多速电机。

五、应用场合

变极调速广泛应用于不需要无级调速，但有几个固定速度要求的场合，例如：

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