交流电动机变频调速技术的优势与经济性浅析
浅谈交流电机的变频调速
2012年5月（下）工业技术科技创新与应用浅谈交流电机的变频调速王建峰秦庆国李永军任建业（潞安集团王庄煤矿机修厂，山西长治046031）交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节能效果，被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
1交流变频调速技术的发展与研究现状20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。
在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，成为现代调速传动的主流。
在冶金、交通、机械、电子、石油化工、纺织、制药、造纸、家用电器、电力牵引等工业领域得到了广泛的应用，产生了巨大的经济效益。
同时变频调速传动系统无论在性能、装置体积、设备维护还是在节能乃至环保等方面也都体现了巨大的优势。
从总体上看我国电气传动的技术水平较国际先进水平差距10-15年。
在大功率交流无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但与国外还有相当差距。
而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组起动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷场方面有很大需求。
在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都是普通的V/f 控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年大量进口。
国内交流变频调速技术产业状况表现如下：1.1变频器的整机技术落后，由于力量分散，也没有形成一定的技术和生产规模。
1.2变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎是空白。
1.3相关配套产业及行业落后。
1.4产销量少，可靠性及工艺水平不高。
关于交流电动机变频调速的一些探讨
关于交流电动机变频调速的一些探讨交流电动机/变频调速/罗茨鼓风机1引言交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置，其用来实现将电能转换为机械能。
长期以来，人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法，起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统，直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位，但是，随着电力电子学、大规模集成电路以及计算机技术的飞速发展，各种大功率半导体器件的出现，加之直流调速系统本身的缺陷和局限性，交流调速系统飞跃进步，已经进入了与直流调速系统相媲美、相竞争的时代，并有取而代之的趋势。
目前，交流调速的主要方法之一是变频调速。
变频调速需要为交流电动机提供频率和电压均可改变的交流电源，这种电源称为变频器。
近些年来，变频调速在国内外得到了广泛的应用，特别是在实现风机和水泵类机械流量的调节和控制上引起了人们极大的重视，并且取得了可喜的发展。
2变频调速的基本原理我们知道，交流电动机的同步转速可以表示为：(1)式中n1，交流电动机的同步转速；f，交流电动机定子绕组的供电频率；p，交流电动机定子绕组的磁极对数。
根据异步电动机转差率的定义：(2)可知交流异步电动机的转速为：(3)式中n，交流电动机的转速；s，交流电动机的转差率。
由式(1)和式(3)可知，如果均匀的改变交流电动机定子绕组的供电频率，电动机的同步转速就可以平滑的改变，从而电动机的转速也可以平滑的改变，这样就实现了对电动机转速的调节和控制。
变频调速被人们公认为具有高效率、高精度和宽调速范围的调速性能，因此是交流电动机的一种比较理想的调速方法。
3变频调速的选择原则我国交流电的供电频率为50Hz，变频器的频率变化范围一般在0.5～400Hz之间。
变频调速既可以采用普通的交流电动机加变频器实现，也可以采用变频电动机加变频器实现。
对于前者来说，当由额定工作频率50Hz向下调转速时，长期使用时变频器的频率一般控制在20Hz以上，这是因为普通交流异步电动机的散热主要依靠电动机后面的风扇进行，当转速高时，其散热情况好，当转速很低时（如电源频率在20Hz以下），风扇的性能降低，电动机的散热情况变得恶劣，将会影响电动机的正常使用。
交流电机变频调速原理
交流电机变频调速原理交流电机变频调速原理引言：交流电机是现代工业生产中广泛使用的一种电动机，其工作原理是根据电流的方向和大小来控制转子的运动方式。
然而，交流电机的转速、效率和精确度往往受到电源频率的限制。
为了克服这些限制，交流电机变频调速技术应运而生。
本文将深入探讨交流电机变频调速的原理、应用和优势，并分享个人对这个主题的观点和理解。
一、交流电机基础知识1.1 交流电机的原理交流电机是一种以电动力为动力，通过转子和定子的相互作用来实现动力转换的设备。
它是利用交流电流的方向和大小来控制转子的旋转速度和方向。
1.2 交流电机的分类交流电机主要分为感应电机和同步电机两类。
感应电机是最常见的交流电机，适用于大多数家用电器和工业设备。
同步电机则适用于高精度运动控制和同步功率传输场景。
二、交流电机变频调速原理2.1 变频调速的概念交流电机变频调速是一种通过改变电源频率来控制电机转速的技术。
它通过将交流电源的频率进行调整，改变电机转子的运动方式，从而实现对电机速度的精确控制。
2.2 变频器的工作原理变频器是交流电机变频调速系统中的核心设备。
其工作原理是将电源的交流电转换为直流电，然后再将其转换为可调频率和可调幅度的交流电。
这样，就能够实现对电机转速的精确控制。
2.3 变频调速的优势交流电机变频调速具有如下优势：- 比传统调速技术更加节能高效，可以根据实际需求调整电机转速，避免能耗的浪费。
- 减小了机械设备的开停次数，延长了设备的使用寿命。
- 实现了电机的平稳启动和停止，减轻了电机的冲击和振动。
- 提高了系统的控制精度和变速范围，更好地适应不同负载和工艺要求。
三、交流电机变频调速的应用3.1 工业生产中的应用交流电机变频调速广泛应用于工业生产中，如风机、泵站、中央空调系统等。
它们的调速需求较高，变频调速技术能够满足这些需求，并提高生产效率和降低能源消耗。
3.2 家用电器中的应用变频调速技术在家用电器中也有广泛应用，如洗衣机、空调和冰箱等。
交流电动机变频调速技术的优势与经济性浅析
６） 行 噪 音低 。运 行频 率 下 降 至４ ｚ 运 ０Ｈ 左右 时 ，电机 的 运行 噪 音 明显 下 降 ，低 于 ８ Ｂ，而 低 速运 行时 基本 上听不 到噪音 ，达 ０ｄ 到 ６ Ｂ ５ 以下 ，大 大降 低 了现场 的 噪音 污染 。 ｄ ７） 动部 件 发热小 。由于 电机降 低速 度运行 以及工作 在 高效 转 率 区 ，电机 的温 升和 轴 承温 升 下 降 明显 。 电机 的前 后 轴承 的 温度 都 有相应 的下 降 ，延 长 了风机 系统 的使 用 寿命 。 ８ ）机 械损 耗小 。由于低 负 荷 下转 速降 低 ，减 少 了机 械部 分 的 磨 损 和振 动 。 风机 大修 周 期 延 长 ，可 大 大节 约检 修 费 用 。采 用液 力偶合器每年的维护费用约在５ 万元左右，而采用变频器后 ，这项 费 用可 下降 为数 千元 左右 。
５ 变频调速 技术在发电站 中的经济优势
变 频 调速 技 术 在发 电站 中 主要 用 于各 种 风机 和 水 泵 ，下 面 以 （ 转第 ９页 ） 下 ３
变 换 方 法 ，将 输人 的 ＿频 交流 电变换 成 为 频 率 和幅 值都 可 调 节 的 厂 交 流 电输 出到交 流 电动机 ，实现 交流 电动 机 的变 速运行 。 ２ 变频 调速方式
将 交流 电由固定 的５Ｈ Ｓ 频变换 为可 变频率 主要有 两种方式 ： ０ｚ Ｅ １ 直 接变 换方 式 。它 是通 过 可控 整流 和 可控 逆变 相结 合 ，将 ） 输入 的＿ 频 电 流直 接 强制 转 化 为所 需 频 率 的交 流 输 ，因 而又 称 ＿ Ｉ ＝ 为 “ 一 变频 ”方式 。 交 交 ２）另一 种 称 为 间 接 变 换方 式 ，又 称 为 “ 一 交 变 频 ”方 交 直一 式 。它 是先 将 ：频 交流 电输 入通 过 全控 （ ｒ ： 或半 控／ 控 ）整流 变 换 不
交流电动机的变频调速技术
交流电动机的变频调速技术摘要：交流电动机在现代工业生产、机械制造以及其他多个领域中具有重要的作用，主要是通过电能驱动提供动力，从而带动其他机械设备运行。
为了降低交流电动机运行能耗，同时对其运行速度进行自动化调控，变频调速技术逐渐开始应用，将其与交流电动机进行结合，能够起到良好的控制效果，所以需要掌握该技术的关键应用要点。
因此，本文将对交流电动机的变频调速技术方面进行深入地研究与分析，并结合实践经验总结一些措施，以期能够对相关人员有所帮助。
关键词：交流电动机；变频调速；技术优势；具体应用；优化措施在现代控制理论快速发展的背景下，交流电动机控制模式得以全面创新，多项先进技术的应用，使得交流电动机控制技术不断取得突破，其中变频调速技术的广泛应用，使得具有变频调速功能的交流电动机逐渐取代了直流伺服电动机，成为当前交流电动机的市场主流产品。
通过采用变频调速技术，不仅能够对其控制模式进行优化，实现自动化控制，使得电动机运行效率提高，还能够有效降低交流电动机运行能耗，具有良好的节能效果，为此成为交流电动机相关技术的主要发展方向。
1变频调速技术简要介绍在现代科学技术发展的推动下，受到自动化技术发展的影响，变频调速技术开始应用，在该技术运用过程中，能够对电机转速与电源频率进行按照一定比例进行控制，实现对电机设备的调控目的。
在交流电动机控制领域中，之前主要采用直流伺服电动机，虽然这种电动机控制模式具有许多优势，但是在自动化技术的影响下，直流控制模式的许多问题逐渐暴露，比如控制效率较低、能耗水平较高等，为此变频调速技术逐渐开始应用；变频调速技术不仅能够对电动机运行功率进行调节，还能够起到无功补偿的问题，进而降低无功损耗，具有良好的应用效果，符合现代交流电动机运行的基本需求。
变频调速技术能够对交流电动机的供电频率进行调节，主要是通过分析传感器获取的参数，按照电动机的实际需求对运行功率进行调节，避免其长期处于过高或过低的运行状态，能够全面延长交流电动机使用寿命；变频调速节能技术的应用，能够对交流电动机的交流频率进行调节，最终实现节能能源的目标[1]。
变频调速的主要优缺点
变频调速的主要优缺点一、变频调速的主要优点是：1.可实现平滑的无级调速，且调速精度高，转速（频率）分辩率高。
2.调速效率高。
变频调速的特点是在频率变化后，电动机仍在该频率的同步转速附近运行，基本上保持额定转差率，转差损失不增加。
变频调速时的损失，只是在变频装置中产生的变流损失，以及由于高次谐波的影响，使电动机的损耗有所增加，相应效率有所下降。
所以变频调速是一种高效调速方式。
3.调速范围宽，一般可达 10 ∶ 1 （ 50 ～ 5Hz ）或 20 ∶ 1 （ 50 ～2.5Hz ）。
并在整个调速范围内均具有较高的调速装置效率η V 。
所以变频调速方式适用于调速范围宽，且经常处于低转速状态下运行的负载。
4.功率因数高，可以降低变压器和输电线路的容量，减少线损，节省投资。
或在同样的电源容量下，可以多装风机或水泵负载。
5.变频装置故障时可以退出运行，改由电网直接供电（工频旁路）。
这对于泵或风机的安全经济运行是很有利的。
如万一变频装置发生故障，就退出运行，不影响泵与风机的继续运行；又如在接近额定频率（ 50Hz ）范围工作时，由变频装置调速的经济性并不高，变频装置可退出运行，由电网直接供电，改用节流等常规的调节方式。
6.变频装置可以兼作软起动设备，通过变频器可将电动机从零速起动连续平滑加速直致全速运行。
变频软起动是目前最好的软起动方式，变频器是目前最好的软起动设备。
二、变频调速的主要缺点是：1.目前，变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要问题有两个：一个是我国发电厂辅机电动机供电电压高（ 3 ～10KV ），而功率开关器件耐压水平不够，造成电压匹配上的问题；二是高压大功率变频调速装置技术含量高、难度大，因而投入也高，而一般风机水泵节能改造都要求低投入，高回报，从而造成经济效益上的问题。
这两个问题是它应用于风机水泵调速节能的主要障碍。
2.因电流型变频器输出电流的波形和电压型变频器输出电压的波形均为非正弦波形而产生的高次谐波，对电动机和供电电源会产生种种不良影响。
交流变频调速技术的优势与应用
交流变频调速技术的优势与应用随着科技的不断进步，交流变频调速技术已经成为了现代工业生产不可或缺的一部分。
本文将从以下几个方面探讨交流变频调速技术的优势以及应用。
交流变频调速技术的优势节能降耗交流变频调速技术可以使电机在工作时能够按照实际的工艺流程和需求进行电源控制，从而有效地节省电能，降低了系统能耗。
同时，变频调速技术还能让设备在启动时慢慢加速，从而有效地减少了机械磨损和设备维护的成本。
扩大功率范围交流变频调速技术能够保证在电机运转时可以在一定程度上扩大功率范围，使得电机具有更加广泛的应用范围。
调控精度高交流变频调速技术可以实现对电机的精确控制，使得电机能够更加稳定地运转。
此外，通过调节控制的参数还可以使得电机在工作中具有更好的静态和动态响应特性。
交流变频调速技术的应用冶金行业在冶金行业中，交流变频调速技术被广泛应用于驱动铸锭机、轧机、热处理设备等各种设备中。
变频调速技术可以实现高速运转和精密控制，从而提高设备效率，降低能耗，减少设备故障率。
纺织行业在纺织行业中，交流变频调速技术被广泛应用于长绸机、短绸机、拉幅机等各种设备。
通过变频调速技术可以实现高速运转和精密控制，从而提高设备效率并且能够更好地保证产品品质。
汽车制造业在汽车制造业中，交流变频调速技术主要应用在汽车制造生产线上的各种设备中，如焊接机器人、抛光机、喷漆机等。
通过变频调速技术可以实现设备高速运转和精密的节能控制，从而提高设备效率，降低生产成本，提高汽车的品质。
医疗行业在医疗行业中，交流变频调速技术主要应用于各种医疗设备中，如CT机、MRI机、超声波等。
通过变频调速技术可以实现设备的正反转、快慢速度的控制，使得设备能够实现更加精确的医疗成果。
结论通过本文的介绍，我们可以看到，交流变频调速技术的优势非常明显，同时在各个领域也得到了广泛的应用。
因此，我们可以看到，交流变频调速技术在现代工业中的地位将会越来越重要。
交流异步电动机变频调速系统
交流异步电动机变频调速系统简介交流异步电动机变频调速系统是一种用于控制电动机转速的技术，通过改变电机供电频率来实现电机的调速。
这种系统由多个元件组成，包括变频器、传感器和控制器等。
工作原理交流异步电动机变频调速系统的工作原理是通过改变电机供电的频率来改变电机转速。
系统中的变频器负责将输入的电源频率转换为所需的输出频率，并通过传感器实时监测电机的转速。
控制器则根据传感器反馈的信号，对变频器进行调整，以实现电机的精确调速。
特点和优势交流异步电动机变频调速系统具有以下特点和优势：1. 节能：通过调整电机转速，系统可以根据实际需要提供恰当的动力输出，减少能源浪费。
2. 精确控制：系统可以通过微调频率来实现对电机转速的精确控制，满足各种应用需求。
3. 可靠性高：系统采用先进的控制算法和监测技术，保证了系统的稳定性和可靠性。
4. 维护成本低：由于系统自动监测电机运行状态，并及时发出报警信号，因此可以降低维护成本和停机时间。
应用领域交流异步电动机变频调速系统广泛应用于各个领域，包括工业制造、交通运输、石油化工等。
常见的应用包括：1. 机械设备：用于控制机器设备的转速和运行状态，提高生产效率和质量。
2. 电梯和升降机：用于控制电梯和升降机的运行速度和平稳性。
3. 水泵和风机：用于控制水泵和风机的转速，以适应不同工况需求。
结论交流异步电动机变频调速系统是一种经济高效、可靠稳定的电机调速技术。
它在提高能源利用率、降低维护成本和实现精确控制方面具有重要意义。
在各个行业中广泛应用，为工业现代化进程提供了强有力的支持。
说明变频调速的原理和优点
说明变频调速的原理和优点
变频调速原理：
变频调速是通过改变电机进口电源的频率来改变电机转速的方法。
通过将输入电流转换为直流电流，再通过逆变器将直流电压转换为可变频率的交流电源，然后将这个产生的可变频率的电源输出给电机进口，从而改变电机的转速。
优点：
1. 节省能源：变频调速可以根据负载的变化调整转速，提高电机的运行效率，节约能源，降低能耗成本。
2. 减少机械损耗：相对于传统的调压调速方法，在变频调速中，电机的启动由低速到高速逐渐加速，减少机械损耗。
3. 保护设备：通过变频调速，可以实现电机的软起动以及准确控制转速，从而减少啸叫和电流冲击，保护设备。
4. 减少噪音：变频调速可以使电机在更低的转速下运行，减少机械冲击和噪音。
5. 提高可靠性：通过减少起动电流和机械冲击，延长电机和设备的寿命。
交流变频调速技术的优势与应用
交流变频调速技术的优势与应用
交流变频调速技术是当前工业控制领域中广泛应用的一种技术。
它通过控制交流电机的频率和电压，使之匹配负载要求，实现对电
机的精准控制。
下文将从优势和应用两个方面进行分析。
一、优势
1.节能降耗
传统交流电机采用定频调速，不能根据不同负载要求实现调速，因此在无负载和轻负载等情况下，电机的效率低下，能耗和损耗较大。
而交流变频调速技术能够根据负载变化调整电机的输出，实现
高效能利用，达到节能降耗的效果。
中长期来看，变频调速设备的投资回收期平均在两年左右，同
时减少了电机的故障率和维修成本，降低了人工维保的费用，可有
效减少企业的能源消耗和运行成本，使企业降低运营难度，增加了
企业的寿命。
2.提高生产效率
交流变频技术可以实现电机电压、电流、功率的恒定调节，使
得机器的运行更加稳定精准。
通过使用变频调速器，可以有效匹配
设备负载和输出，提升设备的生产能力，减少生产线停车和人员操
作的时间，提高生产效率。
3.扩大适用范围
交流变频调速技术能够适应不同的工作环境和需求。
与传统交
流电机相比，它可以根据不同的负载和需求进行精确调节，且能够
1。
变频调速优点
1. 交流变频调速特性(1)调速时平滑性好，效率高。
低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。
(2)调速范围较大，精度高。
(3)起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。
(4)变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。
(5)易于实现过程自动化。
(6)在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
2. 与直流调速方法的比较第一，交流电机单机容量却可以数倍于直流电机的单机容量。
第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6 - 10kV。
第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转到一千多转，而交流电机的达到每分钟数千转。
第四，直流电机的体积、重量、价格要比同等容量的交流电机大。
最后，特别要指出的是交流调速系统在节约能源方面有着很大的优势。
一方面，交流拖动的负荷在总用电量中占一半或一半以上的比重，这类负荷实现节能，可以获得十分可观的节电效益。
另一方面，交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。
在交流调速系统中，选用电机时往往留有一定余量，电机又不总是在最大负荷情况下运行；如果利用变频调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。
工业上大量使用风机、水泵、压缩机等，其用电量约占工业用电量的50%；如果采用变频调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能消耗。
3. 合理应用采用变频调速，一是根据要求调速用，二是节能。
它主要基于下面几个因素：(1) 变频调速系统自身损耗小，工作效率高。
(2) 电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。
(3) 可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。
采用变频调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。
如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利：a、根据工艺要求，同负荷设备需要按程序或按要求调整电机速度的。
如：双立铣头、双侧铣头可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。
浅议电气自动化控制中变频调速技术的应用
浅议电气自动化控制中变频调速技术的应用电气自动化控制中的变频调速技术是指利用变频器控制电机转速，从而实现对工业生产中相关设备的自动化控制。
随着工业自动化水平的不断提高，变频调速技术在工业生产中的应用也日益广泛。
本文将浅议电气自动化控制中变频调速技术的应用，探讨其在工业生产中的重要性和优势。
一、变频调速技术的基本原理变频调速技术是通过改变电机的供电频率，从而控制电机的转速。
在传统的电机控制中，电机的转速是由电源提供的固定频率交流电决定的，而变频调速技术则是通过变频器改变电源提供的频率，从而实现对电机转速的控制。
变频器是一种能够将电源交流电转换为可调频率、可控电压的设备，通过改变变频器输出的频率和电压来控制电机的转速。
二、变频调速技术在工业生产中的应用1. 节能减排：传统的调速方法中，常常采用机械变速、阀门调节等方式，这些方法不仅效率低下，而且能耗高、噪音大。
而变频调速技术能够根据实际负载需求，自动调整电机的转速，达到节能降耗的效果。
变频调速技术还可以实现对设备精确的控制，提高设备的生产效率。
2. 提高设备稳定性：在工业生产中，很多设备在启动和停止的过程中会出现冲击和震动，这对设备的寿命和稳定性都会造成影响。
而采用变频调速技术可以实现平稳的启动和停止过程，减少设备运行过程中的冲击和震动，提高设备的稳定性和可靠性。
3. 扩展设备的应用范围：通过变频调速技术，可以实现对电机转速的精确控制，从而满足不同工况下的工作要求。
在风机和泵站等设备中，通过变频调速技术可以实现对风量和流量的精确控制，从而满足不同工况下的需求。
4. 降低维护成本：传统的调速设备通常需要经常更换零部件，维护成本高。
而采用变频调速技术可以实现对设备的平稳运行，减少设备的磨损和损坏，从而降低维护成本。
三、变频调速技术的关键技术和发展趋势随着电气自动化控制的不断发展，变频调速技术也在不断地升级和改进。
在变频调速技术的实际应用中，有几个关键技术是需要重点关注的。
变频调速技术优势探析
变频调速技术优势探析交流调速系统在调速领域中的比重逐步加大,目前已经成为调速系统的主流。
在交流调速技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,而且易于实现过程自动化,深受工业用户的青睐。
就变频调速技术所特有的优势展开论述。
标签：变频调速技术;优势1 交流变频调速技术的特性(1)调速时平滑性好、效率高。
低速时,特性静差率高、相对稳定性好;(2)调速范围较大、精度高;(3)起动电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显;(4)变频器体积小,便于安装、调试、维修简便;(5)易于实现过程自动化;(6)必须有专用的变频电源,目前造价较高;(7)在恒转矩调速时,低速段电动机的过载能力大为降低。
2 与其它调速方法的比较2.1 改变转差率的调速方法2.1.1 改变定子电压调速由于异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比,即M∝U2。
改变定子电压就可以改变转矩及机械特性,从而实现调速。
该方法采用晶闸管“交流开关”调节定子电压,其调速范围较宽、简单可靠、价格便宜,但低速时功率因数低、损耗大、效率低、发热严重。
输出特性软,不能承受重载。
这种调速方式适用于小容量的短时与重复短时作深调速运行的负载。
2.1.2 绕线转子回路串电阻调速在转子回路中串电阻调速可改变转子电流,从而改变其机械特性曲线,达到调速目的。
但其调速性能不好,机械特性软,且转差功率以热能的形式消耗在外接电阻上,效率太低。
因此,渐渐被节能调速所取代。
2.1.3 电磁转差离合器调速电磁转差离合器调速是通过改变与电动机相连的电磁离合器的励磁电流来实现调速的。
由于这种调速具有控制简单,价格低廉、可平滑无级调速等优点,被广泛应用于调速要求不高的一般工业设备中。
其最大的缺点是低速运行时的损耗大、效率低。
国产的电磁调速异步机系列产品型号为YCT系列(旧JZT系列),控制装置为JDX系列(旧ZLK系列)。
2.1.4 串级调速串级调速是通过在转子回路中串入一个附加电势以改变转子回路的电流来改变转矩,从而达到调速的目的。
交流变频控制技术浅析
交流变频控制技术浅析摘要：变频驱动技术具有节能降耗、安全可靠、设计简单等优点，广泛用于电机的驱动控制中。
本文详细的介绍了变频技术的工作原理、系统结构等，并深入的探讨了变频驱动技术在电机控制中的应用。
针对变频驱动控制系统与电机最佳匹配问题，提出从驱动电源和电机本身的结构出发，解决变频器输出电压含有高次谐波的问题。
关键词：变频器；电机驱动；控制技术随着电力电子、计算机和自动控制技术的迅速发展,交流传动与控制技术逐渐成为工业控制的重要内容。
目前,电气传动技术正面临着一场革命,即交流调速取代直流调速,以计算机为基础的数字技术取代模拟技术。
交流变频驱动控制技术以其节能降耗、可靠性高、设计简单、便于应用等优点成为目前电机驱动控制的主要发展趋势。
变频技术实现了交流电机的无级调速,克服了传统直流调速技术体积大.故障率高的缺陷,成为目前发展最为迅速的技术之一。
交流变频驱动技术主要是针对三相电路的一种电机控制技术，钟玉林为了降低逆变器的共模电压和共模干扰,采用特定谐波消除脉宽调制技术,从源头上消除了变频器输出共模电压中的低频分量变频器根据其变换的环节可以分为:交-直-交变频器和交-交变频器。
1、变频器控制技术电压矢量控制。
电压矢量控制是将异步电机三相坐标系下的定子电流进行同步直角坐标变换。
该控制方法采用直流电机的控制方式,分别对转速和磁场两个分量进行单独控制。
经过坐标变换实现了转矩和磁场的解耦控制,该方法的提出具有跨时代的意义。
在实际的应用中,由于系统性能收到电机参数的影响,且矢量旋转的变换比较复杂,使得控制效果难以达到理想的状态。
直接转矩控制。
直接转矩控制技术是1985年由鲁尔大学的DePenbrock首次提出的。
该技术能够有效的解决上述矢量控制中存在的不足,并具有结构简单、动静态特性好的优点。
经过不断的发展完善，该技术已经在大功率电力机车牵引交流传动中得到了应用。
直接转矩控制在定子坐标下建立交流电机数学模型，无需将交流电机进行等效处理,省去了矢量变换的复杂计算,因此具有广阔的发展前景。
变频调速的优势
按照交流异步电动机的基本原理，从定子传递到转子的电磁功率分为两部分：一部分P2=(1-S)P m,是拖动负载的有效功率；另一部分是转差功率P S=S P M与转差率S成正比。
从能量转换的角度上看，转差功率是否增大。
是消耗还是得到回收，显然是评价调速系统效率高低的一个指标。
从这一点出发，可以把异步电机的调速系统分成3大类。
（1）转差功率消耗型调速系统——全部转差功率都转换成热能的形式而消耗掉。
上述的前3种调速方法都属于这一类。
在3类调速系统中，这类调速系统的效率最低，而且它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低（恒转矩负载时），越向下调速效率越低。
可是这类系统结构最简单，所以还有一定的应用场合。
（2）转差功率回馈型调整系统————转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回锅电网或者转化为机械能予以利用，转速越低时回收的功率也越多，上述串级调速属于这一类。
这类调整系统的效率显然比降压调速要高，但增设的交流装置总要多消耗一部分功率，因此还不及电磁转差离合器调速。
（3）转差功率不变型调速系统——转差功率中转子铜损部分的消耗是不可避免的，但在这类系统中无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，因此效率最高。
上述的最后两种调整方法用于此类。
其中变极对数只能用于有级调速，应用场合有限。
由交流电机的转速公式，既n=60/p *(1-s)可以看出，若均匀地改变定子频率f,则可以平滑地改变电机的转速。
因此，在各种异步电机调速系统中，变频调速的性能最好，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，同时效率高，所以变频调速应用最广，可以构成高动太性能的交流调速系统，取代直流调速，最有发展前途，是交流调整的主要发展方向。
本次设计就是选择变频器对电机进行精确的调速。
交流电机调速指标与变频调速的优缺点
随着电动机技术的日益成熟和成本的降低，交流电机变频调速正在逐步的替代很多古老的调速方式。
今天将跟大家讲诉交流电机的调速指标与变频调速的优缺点。
电机调速指标:
对于电机调速而言，如何判断其性能优劣，有以下几个指标。
A、调速范围：电机在额定负载下，可以运行的最高转速和最低的转速的比。
B、静差率（相对稳定性）：转速的相对稳定性就是指负载变化的时候，转速变化的稳定程度。
如果转速变化不大，转速的稳定性就很好。
转速的静差率用相对稳定性来代表，电动机在机械上运动的时候，由理想空载运转到额定负载时，电动机的转速降和理想的空载转速的比值。
C、调速的平滑性：在调速范围内的调速级数越多就可以说调速越平滑。
D、调速的经济性：主要指设备的投资，运行效率级维修等。
变频调速的优点：
变频调速能够满足电机调速的指标，是目前比较好的调速方式。
①能够实现无级调速；
②启动电流小，起动转矩大；
③调速精度高；可实现自动化控制；
④调速效率高；
⑤对于风机泵类负载驱动，降速运行节能效果非常明显。
变频调速的缺点：
A、变频器的硬件成本较高，一次性投入高。
B、变频器的硬件结构所限制，6脉动整流，对电网产生谐波，对电网造成污染。
C、由于变频器多采用PWM方式输出，对电机绝缘可能造成损伤。
D、可能产生轴电流，对电机轴承造成损伤。
E、导致电缆、电机绕组的额外发热。
交流变频调速控制系统的优势
第10卷 第2期2008年3月天津职业院校联合学报Journal of Tianjin Vocational Institutes N O.2Vol.10Mar.2008交流变频调速控制系统的优势韩振梅(天津市红桥区职工大学,天津市 300131)摘 要: 概述了交流变频调速的发展,重点对变频器调速控制系统的优势进行了详细地阐述,并说明了交流变频调速与支流调速的关系。
关键词: 交流调速;变频器中图分类号:TH248 文献标识码:A 文章编号:1673-582X (2008)02-0024-04收稿日期:2007-12-18作者简介:韩振梅(1962-),女,天津市人,天津市红桥区职工大学副教授,自动化专业学士,主要从事自动化专业的教学工作与研究。
一、变频器的发展变频器是运动控制系统中的功率变换器。
当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域,总的发展趋势是:驱动的交流化,功率变换器的高频化,控制的数字化、智能化和网络化。
因此,变频器作为系统的重要功率变换部件,提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。
随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展,电力半导体器件和微处理器的性能的不断提高,变频驱动技术也得到了显著的发展。
随着各种复杂控制技术在变频器技术中的应用,变频器的性能不断提高,而且应用范围也越来越广。
目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用,而且几乎已经扩展到了工业生产的所有领域,并且在空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中也得到了广泛应用。
变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础之上,并随着这些基础技术的发展而不断得到发展。
二、变频器调速控制系统的优势与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统有许多优点,如节能,容易实现对现有电动机的调速控制,可以实现大范围的高效连续调速控制,容易实现电动机的正反转切换,可以进行高频度的起停运转,可以进行电气制动,可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制,电源功率因数大,所需电源容量小,可以组成高性能的控制系统等等。
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交流电动机变频调速技术的优势与经济性浅析
摘要随着计算机技术的发展，变频调速技术得到越来越广泛的应用，本文围绕该技术的理论原理，结合目前在发电站中的应用现状，简要分析了变频调速技术在现代电力行业应用中的性能优势和经济意义。
关键词变频调速；交流电动机；节能
中图分类号TM356 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)072-0117-01
从20世纪70年代开始，计算机技术的飞跃发展使得现代控制理论得以被广泛应用到实际工业生产中。
交流电力拖动系统逐步具备了调速范围宽、稳速范围大、稳速精度高、动态响应快以及在四象限中实现可逆运行等优良性能。
在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性持续得到提升，而价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，因此深受工业行业的青睐。
1 变频调速技术的原理
变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。
交流异步电动机的输出转速由下式确定：
n=60f（1—S）/p （1）
式中：n—电动机的输出转速；
f—输入的电源频率；
S—电动机的转差率；
p—电机的极对数。
由公式（1）可知电动机输出转速与输入的电源频率、转差率、电机极对数之间的关系，因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速（调整p）、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机（调整S）和变频调速（调整f）等。
变频调速器从电网接收工频50Hz的交流电，经过恰当的强制变换方法，将输入的工频交流电变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机，实现交流电动机的变速运行。
2 变频调速方式
将交流电由固定的50Hz工频变换为可变频率主要有两种方式：
1）直接变换方式。
它是通过可控整流和可控逆变相结合，将输入的工频电流直接强制转化为所需频率的交流输出，因而又称为“交-交变频”方式。
2）另一种称为间接变换方式，又称为“交-直-交变频”方式。
它是先将工频交流电输入通过全控（或半控/不控）整流变换为直流电，再将直流电通过逆变单元变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出。
3 变频调速的节能分析
由于风机（或水泵）等电机拖动设备的负载是平方转矩型，转速n与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系：
Q1/Q2＝n1/n2 （2）
H1/H2＝2（n1/n2）（3）
P1/P2＝3（n1/n2）（4）
假设工况不变或类似：
Q1、H1、P1——风机（或水泵）在n1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；
Q2、H2、P2——风机（或水泵）在n2转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率。
由公式（2）、（3）、（4）可知，风机（或水泵）的流量与转速成正比，压力（或扬程）与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
由公式（4）可知，在其它运行条件不变的情况下，通过下调电机的运行速度，其节电效果是与转速降落成立方的关系，节电效果非常明显。
例如工况只需要50％的风量或水量，则可以将电机的转速调节为额定的一半，此时电机消耗的功率仅为额定的12.5％，即理论上节能可达87.5％。
4 变频调速的性能特点
同传统液力偶合器等调速方式相比，变频调速的性能优势非常明显：
1）消除了对电网的谐波污染。
具有拓扑结构与输入变压器副边多级绕组移相整流技术，降低了输出侧的电流谐波，提高了功率因数，无需任何滤波或功率因数补偿。
2）保护功能完善。
同原来的继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，瞬间过流保护（超过200%额定电流峰值）10 μs，动作有效过流保护（150%额定电流）3 s动作，过载保护（120%额定电流）1 min动作，大大加强了对电动机的保护。
3）电动机可实现软启动、软停运。
变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，峰值电流和峰值时间大为减少，可消除对电网和负载的冲击，避免产生操作过电压而损伤电机绝缘，延长了电动机和风机、水泵的使用寿命。
同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机、水泵处于共振点运行的可能性，使风机、水泵工作平稳，轴承磨损减少，启动平滑，消除了机械的冲击力，提高了设备的使用寿命。
4）调节灵敏，精度高，范围广。
调节调速工段内的设备调节和优化控制由机组DCS完成。
DCS负责采集模拟量、开关量等信号，变频器输出的模拟量、开关量信号全部进入DCS系统，形成闭环控制，同时实现相关辅机联锁功能等。
5）节电效果显著。
实现了挡板、阀门全开，从而减少挡板、阀门节流损失，且能均匀调速，满足调峰需要，节约了大量的
电能。
6）运行噪音低。
运行频率下降至40 Hz左右时，电机的运行噪音明显下降，低于80 dB，而低速运行时基本上听不到噪音，达到65 dB以下，大大降低了现场的噪音污染。
7）转动部件发热小。
由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，电机的温升和轴承温升下降明显。
电机的前后轴承的温度都有相应的下降，延长了风机系统的使用寿命。
8）机械损耗小。
由于低负荷下转速降低，减少了机械部分的磨损和振动。
风机大修周期延长，可大大节约检修费用。
采用液力偶合器每年的维护费用约在5万元左右，而采用变频器后，这项费用可下降为数千元左右。
5 变频调速技术在发电站中的经济优势
变频调速技术在发电站中主要用于各种风机和水泵，下面以水泵为例，对变频调速技术在发电站应用的经济性作简要分析。
交流水泵传统上是由恒速电机驱动出口阀及调节阀控制水的流量和压力，通过人为增加阻力和回流的办法调节流量，大量能量损失在调节过程中损失了。
水泵的转速在某一范围内变化时，流量、总扬程、轴功率依次有线性、平方、立方关系。
但对于实际的水泵负载，通常存在一个与高低差有关的实际扬程，扬程越小，轴功率越接近于同转速成立方的定常特性，而且转速控制产生的节电效果也越大。
当采用变频调速时，50 Hz满载时功率因数为接近l，工作电流比电机额定电流值要低许多，这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用，可以为电厂节约容量20%左右。
以一台800 KW的凝结水泵为例，改造为变频无级调节后，每年耗电量大约可降低200万kW/h，节电率大约可达到45%～50%左右。
按该发电站上网电价0.334元/（kW·h）计算，则每年直接经济效益约为0.334X200=66.8万元。