§2-3 异步电机的双馈调速
三相异步电动机调速方法
三相异步电动机调速方法1.变频调速方法：变频调速方法是目前最常用的三相异步电动机调速方法之一、通过改变电源频率，来控制电动机的转速。
变频调速方法需要使用变频器（即变频器），变频器可以将电源的频率变为所需的频率，并将调节后的电源送给电动机，以控制其转速。
通过调整变频器的输出频率和电压来改变电动机的转速。
变频调速方法优点是能够实现无级调速，调速范围广，转速稳定，起动电流小，效果好。
缺点是设备系统复杂，成本较高。
2.架空电阻调速方法：架空电阻调速方法是一种简单且较经济的三相异步电动机调速方法。
该方法通过改变电动机的转子电阻，来改变电动机的转速。
在电动机转子电路中加入一个可调的架空电阻，通过改变架空电阻的大小来改变电动机的转速。
电动机转子电阻的改变会导致电动机的起始转矩变化，从而实现调速的目的。
架空电阻调速方法优点是简单易行，成本低，调速范围较广。
缺点是效率较低，控制性能差，电动机会产生额外的损耗。
3.双馈电机调速方法：双馈电机调速方法是一种比较先进的三相异步电动机调速方法。
双馈电机是一种具有两套绕组的异步电动机。
通过控制定子和转子的绕组之间的耦合电流，来改变电动机的转速。
通过改变转子绕组的输出电流和磁场，来改变电动机的转速。
双馈电机调速方法可以实现较大范围和较高精度的调速。
双馈电机调速方法优点是调速范围广，转速调节平稳，起动性能好。
缺点是设备复杂，成本较高。
总结：以上介绍了三种常见的三相异步电动机调速方法，包括变频调速方法、架空电阻调速方法和双馈电机调速方法。
不同的调速方法适用于不同的应用场景，可以根据具体需求选择合适的调速方法。
变频调速方法是目前最常用的调速方法，能够实现无级调速，调速精度高；架空电阻调速方法简单易行，成本低；双馈电机调速方法调速范围广，性能好。
根据实际情况选择合适的调速方法，可以提高电动机运行效率，满足不同的工作要求。
异步电动机的几种调速方法
异步电动机的几种调速方法本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March一、调速方法从异步电动机的转速关系式n=n1(1-S)=60(f1/P)(1-S)可见，要改变异步电动机的转速，可从下列三个方面着手：1.改变异步电动机定子绕组的极对数P，以改变定子旋转磁场的转速n1，即所谓变极调速（不能均匀调速）。
2.改变电动机所接电源的频率以改变n1，即所谓变频调速；3.改变电动机的转差率S。
其中，改变转差率S有很多种方法。
当负载的总制动转矩不变时，与它平衡的电磁转矩也跟着不变，于是，从电磁转矩参数表达式（略）可见，当频率f1和极对数P不变时，转差率S是定子端电压、定子电阻、漏抗等物理量的函数，因此，改变转差率S的方法有下列几种：(1)改变加与定子的端电压，为此需用调压器调压；2(2)改变定子电阻或漏抗，为此须在定子串联外加电阻或电抗器；(3)改变转子电阻，为此采用绕线式电动机，在转子回路串入外加电阻；(4)改变转子电抗，为此须在转子回路串入电抗或电容器。
(5)在转子回路中引入一个转差率f2=Sf1的外加电势，为此须利用另一台电机来供给所需的外加电势，该电机可与原来电动机共轴，或不共轴，这样将几台电机在电方面串联在一起以达到调速目的，称为串级调速。
串级调速可用一种可控硅调速来代替。
其基本原理为：先将异步电动机转子回路中的转差频率交流电流用半导体整流器整流为直流，再经过可控硅逆变器把直流变为交流，送回到交流电网中去。
这时逆变器的电压便相当于加到转子回路中的电势，控制逆变器的逆变角，可改变逆变器的电压，也即改变加于转子回路中的电势，从而实现调速的目的。
3从上分析，可见异步电动机的调速方法很多，下面介绍主要的三种，即变极调速、变频调速和改变转子电阻调速。
二、变极调速由于一般异步电动机正常运行时的转差率S都很小，电机的转速n=n1(1-S)决定于同步转速n1。
双馈电机调速
双馈电机调速科学技术的迅猛发展，人类社会已进入到一个飞速发展的时期，能源、材料、信息的发展在其中起到了举足轻重的作用。
纵观人类历史文明的每次进步与更迭都与能源与材料的开发应用密切相关。
中国是世界最大的发展中国家,同时也是世界第二大能源消费国, 正确认识中国能源消费状况与能源消费结构,实现能源、经济和社会之间的协调发展,是中国所面临和必须解决的重要课题。
上世纪70年代,石油危机给工业国家的经济带来了沉重的打击,这大大促进了全球范围内对可再生能源的开发及节能技术的研究。
尤其是近年来,随着石油价格的节节攀升,世界上许多国家一方面把可再生能源作为常规矿物能源的一种补充、替代能源，将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分，另一方面积极开发和推广低功耗、高效率的节能技术。
作为世界上第二大能源消费国，我国一直把节能减排当成一个重要的战略来选择，并在十一五规划中提出了具体的目标和要求。
电能是能量的一种形式。
与其它形式的能源相比，电能具有明显的优越性，它适于大量生产、集中管理、远距离传输和自动控制。
故电能在工农业及人类生活中获得广泛的应用。
作为与电能生产、输送和应用有关的能量转换装置——电机，在电力工业、工矿企业、农业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的设备。
目前，风机、水泵等机械设备的耗电量几占整个工业耗电量的一半，众所周知，采用变频调速技术后，风机和泵类负载可节约大量电能，平均30%左右。
因此开发高效率的交流调速系统，经济地利用好这一部分电能，对应对当前能源紧张和实践国家节能要求都有着很好的现实意义。
交流调速系统的应用与成熟是与电力电子技术，微电子技术以及控制技术的发展密切相关的。
20世纪上半页，鉴于直流拖动系统优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电动机，而当时约占电力拖动容量80%以上的不变速拖动都采用交流电动机，这种分工在一定的时间内已成为一种公认的格局。
那时，交流调速系统的多种方案虽然已经问世，并已获得应用，但其性能却始终不能与直流调速系统相匹敌。
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造
三项异步电动机变频调速控制及其节能改造本文主要从三项异步电动机概述、三相笼型转子异步电动机的传统起动方式、三相异步电动机调速策略探讨、电动机节能注意事项等方面进行了阐述。
标签：三相异步电动机；调速；节能一、前言三项异步电动机在我国电网中应用非常广泛，技术也相对成熟，但是如何使其变频调速进行控制以及节能问题，都是需要进一步探讨与总结的重点问题。
二、三项异步电动机概述全国年总发电量的一半以上，耗能非常之高。
因此，加强和提高三相异步电动机的节能控制对我国电能的节约将会起到巨大的作用。
当电流在满负荷的情况下时，三相异步电动机的功效一般比较的高，可以达到85%左右。
但是，如果电流的负荷量下降的话，三相异步电动机的功效就会明显的降低。
因此，总的来说，三相异步电动机的功效还是比较低的。
如果我们通过对三相异步电动机节能控制，我们就会在这方面有所提高，从而提升电动机的运行效率，将会产生巨大的经济效益。
进行三相异步电动机的节能控制主要是从两方面的工作着手，首先就是要提升三相异步电动机的制造技术，而这方面如今已经取得了巨大的发展，另外一方面就是要做好电动机的运行控制技术，这才是我们进行电动机节能控制技术的关键。
三相异步电动机的功效是指三相异步电动机的输出功效同输入功效的比例，因此供电机的一部分电能是用来使电动机驱动的，即输入的功效，而另外一部分电能就会发生在三相异步电动机的自身损耗上，这就是我们所说的输出功效。
三相异步电动机的电能损耗主要是指电动机的铁和铜，而电动机的铜耗则是在电流通过电动机的铜线绕组时而产生的，相比之下，电动机的铁耗则是指电动机在运转的过程中，其定子和转子铁芯中产生的电流而发生的损耗，这主要是与电压有关。
电动机的损耗除了这两部分损耗外，还存在其他的损耗，但是这些损耗都比较小，可以忽略。
而三相异步电动机的节能原理就是在电压的负荷下降的时候，可以通过适当降低电源的电压的方法，从而减少电动机中铁耗，当电压下降的时候，相应的电流也会随之下降，这样也就降低了电动机中的铜耗，只有这样电动机的功效才会得到提高。
异步电动机调速方法
异步电动机调速方法
异步电动机是最常见的电动机械,广泛应用于各种工业和商业应用中。
由于其工作原理的特点,异步电动机需要调节转速才能获得所需的性能。
以下是几种异步电动机调速方法:
1. 调幅法:通过改变异步电动机的电压或频率,使电动机转速增加或减少。
这种方法适用于电动机的负载较小,且不需要高速响应的场合。
2. 调速法:通过改变异步电动机的转速来调节其输出电压或频率,使电动机转速达到所需的目标值。
这种方法适用于需要高速响应或需要高效率的场合。
3. 电容调速法:在异步电动机的两端加上电容,当电动机转速发生变化时,电容充放电,从而调节电动机的输出功率。
这种方法适用于需要高频响应和低噪声的场合。
4. 电枢调速法:在异步电动机的两端加上电枢,通过改变电枢的旋转速度来调节电动机的输出功率。
这种方法适用于需要高效率和低噪声的场合。
除了以上几种方法外,还有许多其他的异步电动机调速方法,例如电阻调速法、转子电阻调速法、转子磁敏电阻调速法等。
这些方法的选择取决于具体的应用场景和所需的性能指标。
在实际应用中,调速方法的选择需要考虑多方面的因素,例如电动机的负载、功率、转矩、噪声、可靠性等。
因此,在设计和制造异步电动机时,需要根据具体情况选择合适的调速方法。
异步电动机的调速方法
负载的机械特性：当电源的 频率和电压保持不变时，电 动机转速和负载转矩之间的 关系曲线n=f(T2+T0)
①转子电阻比较大的电机， 机械特性比较软，电磁转矩 随电压的平方迅速下降，电 机工作点的转速变化比较明 显，调速效果较好
第二章 异步电机的控制
2-1 异步电动机的调速方法
根据异步电动机的转速公式n=ns(1-s) ， 异步电动机的调速方法只有两大类： ①在电机中旋转磁场的同步速度ns恒定的情况下，
调节转差率s 和直流电动机的串电阻调速相类似，属于
耗能的低效调速方法 调压调速、转子串电阻调速、斩波调速、
滑差离合器调速 ②调节电机旋转磁场的同步速度ns 。
脉冲宽度按正弦规律变化的SPWM波形显著降 低了逆变器输出电压中的低次谐波，高频开关方式
又提高了输出谐波频率、降低了谐波幅值，也提高
了逆变器动态响应速度，在中、小型异步电机变频 调速中获得了极为广泛的应用。
空间电压矢量调制(SVPWM) 是将逆变器与交流 电机作为一个整体来考虑，通过对逆变器功率器 件的开关方式控制，输出不同的三相电压，构成 一个空间矢量，使电机气隙中产生的实际磁通尽 可能地逼近电网正弦电压供电时的理想圆形磁通 轨迹，从而使变频器 输出特性达到一个更高的 综合性能。由于SVPWM方法是将三相变量作统 一处理，易于数字实现，目前已呈现取代 SPWM的趋势
若不加励磁电流，磁极就会停转，相当于 把从动轴与主动轴分离，起到了离合器的作用。
电磁滑差离合器常与鼠笼式异步电机在结构上做成 一体，并配有同轴测速发电机和速度反馈闭环控制 装置，这种成套配置常称为电磁调速电机，简VS 电机或HC电机。
三相异步发电机的七种调速方式
利用晶闸管控制整流电路的输出电压，通过调节晶闸管的导 通角来改变整流电压的平均值，从而实现对异步电动机定子 电压的控制。
变压调速的优缺点
优点
调速范围广、平滑性好、机械特性硬度不变、对电网影响小。
缺点
需要使用变压器或晶闸管等元件，设备成本较高；调速过程中转矩随转速下降 而减小，不利于负载的稳定运行；调速过程中功率因数较低，损耗较大。
02
CHAPTER
变频调速
变频调速原理
01
变频调速是通过改变电机输入电源的频率来调节其 转速的。
02
电机转速与电源频率成正比，通过改变电源频率， 可以平滑地调节电机转速。
03
当电源频率降低时，电机转速降低；当电源频率升 高时，电机转速升高。
变频调速的实现方式
使用变频器
变频器是一种将电源频率转换为可变 频率的电子设备。通过改变变频器输 出频率，可以调节电机转速。
然而，串级调速也存在一些缺点，如设备复杂、维护困难、投资大等。此外，由于串级调速需要在转 子回路中串入附加电动势，因此可能会对电机本身的性能产生一定的影响。
05
CHAPTER
液力耦合器调速
液力耦合器调速原理
液力耦合器调速原理基于液力传动技 术，通过改变液力耦合器的工作腔内 的工作液量或转速，实现输入轴和输 出轴之间的转矩和转速的调节。
缺点
滑差调速的调速范围有限，且随着电阻的增加，电动机的效率降低。此外，滑差调速的控制精度较低，容易受到 负载变化和电源电压波动的影响。
04
CHAPTER
串级调速
串级调速原理
串级调速是通过在转子回路中串入一个可调节的附加电动 势，改变其大小和极性，实现对异步电动机的调速。
异步电机双馈调速工作原理
异步电机双馈调速工作原理首先，异步电机双馈调速的基本工作原理是通过降低转子电压的频率来调整转子的转速。
根据电机的转子电压等于输入电压减去转子电流的电压降，通过降低转子电压的频率，可以实现转子转速的调整。
具体来说，通过改变额外绕组的电压和频率，调整电机的转子电压和转速。
当降低转子电压的频率时，转子电流的幅值减小，转子电力降低，转子的转速也随之降低。
反之，当增加转子电压的频率时，转子电流的幅值增加，转子电力增加，转子的转速也随之增加。
其次，异步电机双馈调速还包括电流均分控制。
电流均分控制是指通过调整额外绕组的电压和频率，使额外绕组的电流分布均匀，使得转子的各个绕组受到的转矩相等。
通常情况下，额外绕组的电流分布不均匀，可能导致转子产生额定转矩以下的转矩。
电流均分控制可以通过调整额外绕组的电压和频率，使得额外绕组的电流分布均匀，从而实现转矩均分，提高电机的工作效率。
最后，异步电机双馈调速还涉及到转矩控制。
转矩控制是指在转速调整的同时，实现对电机输出转矩的控制。
通过改变额外绕组的电压和频率，可以调整转子的电磁转矩大小。
一般来说，转子电压越大，额外绕组电压越大，电磁转矩也越大。
通过控制额外绕组的电压和频率，可以实现对电机输出转矩的控制，使电机能够适应不同负载条件下的需要。
需要注意的是，异步电机双馈调速需要额外安装绕组和调速装置，相比于普通的异步电机，成本和复杂度都会有相应的增加。
但由于其实现了转速和转矩的调控，使得电机能够适应不同负载条件和工作需求，广泛应用于风力发电、轨道交通等领域，成为现代工业中常见的调速技术之一综上所述，异步电机双馈调速的工作原理包括转子电压降频调整、电流均分控制和转矩控制三个方面。
通过调整额外绕组的电压和频率，可以实现电机的转速和转矩的调节，从而适应不同工况和需求。
这项技术的应用在现代工业中具有重要的意义，可以提高电机的工作效率和稳定性，减少能源的消耗。
三相异步电动机调速方式
三相异步电动机调速方式三相异步电动机是一种常用的电动机类型，其调速方式多种多样，根据不同的需求和应用场景选择不同的调速方式可以更好地满足实际需求。
本文将介绍三相异步电动机的几种常见调速方式。
一、电压调制调速电压调制调速是一种较为简单常用的调速方式。
通过调节电动机的供电电压，可以改变电动机的转速。
当电压降低时，电动机的转速也会降低，反之亦然。
这种调速方式适用于负载变化不大且调速精度要求不高的情况。
二、电流调制调速电流调制调速是一种较为精确的调速方式。
通过控制电动机的供电电流，可以实现对电动机转速的精确调节。
电流调制调速可以通过改变电动机的励磁电流或改变电动机的绕组接法来实现。
这种调速方式适用于负载变化较大且对调速精度要求较高的场合。
三、频率调制调速频率调制调速是一种高级的调速方式。
通过改变电动机的供电频率，可以实现对电动机转速的精确调节。
频率调制调速可以通过变频器来实现，变频器可以将输入电源的频率转换为可调的输出频率，从而实现对电动机转速的精确调节。
这种调速方式适用于负载变化较大且对调速精度要求较高的场合。
四、转子电阻调速转子电阻调速是一种较为简单的调速方式。
通过改变电动机转子电阻的大小，可以改变电动机的转速。
转子电阻调速可以通过在电动机转子绕组中串联可变电阻来实现。
这种调速方式适用于负载变化不大且调速精度要求不高的情况。
五、双馈电动机调速双馈电动机是一种特殊的异步电动机，其调速方式与普通异步电动机有所不同。
双馈电动机通过调节转子绕组中的电流来实现转速调节。
双馈电动机的调速性能较好，适用于负载变化较大且对调速精度要求较高的场合。
六、矢量控制调速矢量控制调速是一种较为先进的调速方式。
矢量控制调速可以实现对电动机的转速和转矩的精确控制，适用于对调速和转矩要求较高的场合。
矢量控制调速可以通过传感器获取电动机的转速和转子位置信息，然后通过算法计算出所需的电动机控制信号，从而实现对电动机的精确控制。
三相异步电动机的调速方式有很多种，根据不同的需求和应用场景选择合适的调速方式可以更好地满足实际需求。
异步电动机的调速
4.2 基频以上变频调速
在基频以上变频调速时，也按比例身高电源电压时不允许的，只能保持电压为UN不变，频率f1 越高，磁通 越低，是一种降低磁通升速的方法，这相当于他励直流电动机弱磁调速。 保持UN =常数,升高频率时，电动机的电磁转矩为
变频调速的特点和性能
变频调速设备（简称变频器）结构复杂，价格昂贵，容量有限。需要专用的变频电源，应用上受到一定限制。但随着电力电子技术的发展，变频器向着简单可靠、性能优异、价格便宜、操作方便等趋势发展；
相异步电动机的运行与拖动 小结
摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。
1. 三相异步电动机的机械特性表达式 （1）物理表达式
（2）参数表达式
（3）实用表达式
当三相异步电动机在额定负载范围内（ ）运行时， 实用表达式可以得到简化的线性表达式（近似公式）为
反接制动：分为定子两相反接的反接制动和倒拉反接制动两种。其特点是n1 与n反向，若是定子电流反接制动（产生反抗性转矩），则T 与TL同向，机械特性由第一象限转为第二象限，使电机迅速停车（当n ＝0时要及时拉开电源，否则反转）；若是倒拉反接制动（产生反抗性转矩），则T 与TL仍反向，机械特性由第一象限转为第四象限，电机反转使重物匀速下降。
调速效果，但在低速运行时，由于转差率s 增大，
消耗在转子电路的转差功率增大，电机发热严重； 低速时，机械性能太软，其调速范围和静差率达
不到生产工艺的要求； 采用下述闭环控制系统的调速范围一般为10:1。
其特点和性能为：
降压调速方法的改进 若要求低速时机械特性较硬，即在一定静差率下有较宽的 调速范围，又保证电机具有一定的过载能力，可采用转速负 反馈降压调速闭环控制系统，其原理框图及静特性如图示。
第2章 绕线转子异步电动机双馈调速系统
转子附加电动势的原理图
图2-1
绕线型异步电动机转子附加电动势的原理图
转子附加电动势的作用
引入附加电动势后，电动机转子回路的合 电动势减小了，转子电流和电磁转矩也相 应减小，由于负载转矩未变，电动机必然 减速，因而 s增大，转子电动势 Er sEr 0随 之增大，转子电流 I r 也逐渐增大，直至转 s2 ( s1 ) 时，转子电流又恢复到 差率增大到 负载所需的值，电动机便进入新的较低转 速的稳定状态。
以上五种工况都是异步电动机转子加入附加 电动势时的运行状态。在工况1,2,3中，转 子回路输出电功率，可以先把转子的交流电 功率变换成直流，然后再逆变至电网。此时 功率变换单元CU的组成如图2-3a所示， 其中CU1是整流器，CU2是有源逆变器。 对于工况4和5，电动机转子要从电网吸收 功率，必须用一台变频器与转子相连，其结 构如图2-3b，CU2工作在可控整流状态， CU1工作在逆变状态。
4. 电动机在超同步转速下作电 动运行
电动机轴上输出机械功率由定子侧与转子 侧两部分输入电功率合成，电动机处于定、 转子双输入状态，式（2-4）可改写成 ：
P m s P m (1 s) P m
（式中s本身为负值）。 其功率流程示于图2-2d。
5．电动机在次同步转速下作回 馈制动运行
Ir
sEr 0 Eadd Rr ( sX r 0 )
2 2
s Er 0 Eadd Rr ( sX r 0 )
2 2
电动机将在比未串入 Eadd 时的转速更高的 状态下作回馈制动运行。
超同步转速下作回馈制动运行
由于电动机处在发电状态工作，由负载通
过电动机轴输入机械功率，经过机电能量 变换分别从电动机定子侧与转子侧馈送至 电网。这一结果也可从式（ 2-4 ）得到， 此时式（2-4）可改写成
异步电机双馈调速工作原理
P1 3M~
Pmech
Ps
CU
（2）转差功率输入状态
当电机以发电状态运行时，它被拖着运转， 从轴上输入机械功率，经机电能量变换后以电 功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网。
P1 3M~
Pmech
Ps
CU
功率变换单元
由于转子电动势与电流的频率随转速变化，即 f2 = s f1 ，因此必 须通过功率变换单元（Power Converter Unit—CU）对不同频率的电 功率进行电能变换。
对于双馈系统来说，CU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向 传递。
双馈调速的功率传输
（1）转差功率输出状态
异步电机双馈调速工作原理
本节提要
●概述 ●异步电机转子附加电动势的作用 ●异步电机双馈调速的五种工况
绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动 机结构如图所示，从 广义上讲，定子功率 和转差功率可以分别 向定子和转子馈入， 也可以从定子或转子 输出，故称作双馈电 机。
P1 Ps
绕线转子异步电动机转子串电阻调速
根据电机理论，改变转子电路 的串接电阻，可以改变电机的 转速。
转子串电阻调速的原理如图所 示，调速过程中，转差功率完 全消耗在转子电阻上。
~
Pm
Pmech Ps
双 馈 调 速 的 基 本 结 构
电网
K1
K2
Байду номын сангаас
M
TI
3~
功率变换单元
如上图所示，在双馈调速工作时，除了电机定子侧与交流电网直接连 接外，转子侧也要与交流电网或外接电动势相连，从电路拓扑结构上看， 可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势。
2双馈调速原理
一.双馈调速原理双馈调速理论是从串级调速理论发展而来，针对串级调速系统不能实现能量的双向流动和功率因素低的缺点进行了改进。
两者所使用的原理是相同的，即利用在电机转子上附加电势实现电机的速度调节。
只不过串级调速系统只能实现与电机感应电势反方向的附加电势，而双馈调速系统要实现附加电势的频率、幅值、相位的完全控制。
1. 1附加电势的种类根据异步电动机的特性，从转予电流表达式：厶=(sE初土 S)/｛尸；+(此2)' j可以看出，在转子电流，，基本不变的情况下，改变转子侧外加电压玑，可以改变转差率s。
这就是为什么附加电势能够调节电机转速的原因，因此对电机转速的控制问题就变成了对外加电压u，的控制问题。
异步电动机的外加电压矢量u,有三种典型方向可以使用(1) 与转子感应电势同相(2) 与转子感应电势反相(3超前转子感应电势姬，90度其中，与转子感应电势同相和反相的外加电压U2的作用是使电机转速升高和降低，超前转子感应电势90度的外加电压U2的作用是改善电机定子侧功率因数。
在实际控制时，外加电压的相位可以是以上两种典型方向的矢量合成，但必须保证外加电压与转子感应电势频率相同。
下面用图示的方法说明各种附加电势对系统的影响：⑴异步电动机正常运行时的矢量关系如图1. 1(a)所示。
其中忽略异步电动机的定子阻抗后有~ -=-s电机定子电流+电机定子、转子的功率因数角分别为a , B。
(2)附加电势与转U2与转子感应电势。
同相时的矢量关系如图1.1(b)所示。
由于电网电压没有变化，迫使电机转子合成电势的折算值保持不变，即满足s U2+ 随着附加电势折算值u;的增大，系统新的转差率S会随之减小，即电机转速升高。
当附加电势折算值增大到大于系统原有s时，会使系统新的转差率S'变负，即电机转速超过同步转速。
此时的矢量关系如图1-1(d)所示。
(3) 附加电势U2与转子感应电势。
反相时的矢量关系如图1 —1(c)所示，其分析方法同上。
第28讲-三相异步电动机的调速之一..
（2）改变转差率s调速；
（3）改变电源频率f1调速。 其中，改变转差率s调速包括绕线转子电动机的转子串电阻调速和
定子调压调速。另外，还有一种调速方法叫做双馈调速（如串级调速
），属于改变理想空载转速的方法。
第二页，共26页。
一、变极对数调速
在电源频率f1不变的条件下，改变电动机的极对数p，电动机
的同步转速n1就会变化，从而实现转速的调节。
综上所述，当Ead与Eas反相位时，电动机在同步速以下调速，称为低同步串级调速，此时 提供Ead的装置从转子电路中吸收电能并回馈给电网；当Ead与Eas同相位时，电动机朝着同
步速方向加速，当幅值足够大时，电动机的转速甚至超过同步转速，称为超同步串级调速，此时提供Ead的
装置向转子输入电能，同时电源也要向定子电路输入电能，称为电动机的双馈运行。
速方向的串级调速。
第十三页，共26页。
二、变转差率调速
当转子串入的Ead与Eas同相位时，电动机的转速将向高调节 。这是由于I2增大了：
此时，电动机的转矩也随I2增大，转速开始上升，转差率s减小。随s减小， I2开始减 小，电磁转矩也相应减小，直到转速上升至某个值，电磁转矩与负载转矩平衡，升速过 程结束。为向高于同步速方向的串级调速。
为了提高调压调速机械特性的硬度，可采用速度闭环控制系统。 如下图：
当电压出现波动或负载变化时，通过闭环控制系统，使系统 稳定运行。
第二十五页，共26页。
谢谢各位的聆听
第二十六页，共26页。
第十九页，共26页。
二、变转差率调速
异步电动机转子感应电动势
E2s ，sE经2三相整流器后变为直
流电动势为：
逆变器直流侧直流电动势为：
E dk1E 2sk1sE 2
异步电机调速方法
异步电机调速方法
1.变频调速法：将电源频率进行调整，从而改变电机的转速和输出功率。
变频器是实现变频调速的核心设备。
2. 电压调制法：通过改变电机的供电电压来调节电机的转速和输出功率。
电压调制法可以分为串联电压调制法和并联电压调制法两种。
3. 极数调速法：通过改变电机的极数来调整电机的转速和输出功率。
极数调速法适用于特定的运行条件下，例如恒定负载和恒定电源电压等。
4. 直流励磁调速法：通过调节电机的直流励磁电流，来调整电机的转速和输出功率。
直流励磁调速法适用于大功率、低速度的异步电机。
以上是异步电机调速方法的主要内容，不同的调速方法适用于不同的电机和工作条件，可以根据实际需要进行选择和应用。
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•
sE '2
•
s 'E '2
• 转差功率
P s s P M m 2 U 2 I2 co 2 0 s
• 转子电流I 2
I2
sE2U 2 r22(sx2)2
s2 E r22(s2x)2
• 电机转速降低，s’>s>0
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绕线转子异步电动机 接转差频率电压调速向量图2
态亚 同 步 制 动 状
•
❖
转子外接电压
•
U
2
与转子电动势
•
sE 2
❖ 同频率、相位相反，且
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双馈调速电动机
在各种工作状况下的能量关系3
•
U1
•
I
' 2
•
U
' 2
•
E
' 1
1
•
I10
❖ 转子运行于超同步速的电动状态
s 0
•
I1
•
电磁功率
P M m 1 U 1 I1co1 s0
• 机械功率
P mec(1s)P M0
•
I
' 2
2
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绕线转子异步电动机
接转差频率电压调速向量图5
•
s 'E 2
•
态超
同
步
电
动
状
•
sE 2
•
U2
•
I2a
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•
B
❖
转子外接电压
•
U
2
与转子电动势
•
sE 2
❖ 同频率、相位相同，且
U 2 sE 2
• 转子电流I 2
I2
sE2U 2 r22(sx2)2
s2 E r22(s2x)2
1
2
•
I10
•❖ 转子运行于亚同步速的电动状态
I1
1s0
• 电磁功率
P M m 1 U 1 I1co1 s0
• 机械功率
•
•
I
' 2
sE '2
•
s 'E '2
P mec(1s)P M0
• 转差功率
P s s P M m 2 U 2 I2 co 2 0 s
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❖ 双馈调速中的转差频率难以检测和控制。 ❖ 在工程实际中常对转子绕组的电流进行整流，并以直流形式在转
子中串入外加电动势，称之为串级调速。也叫低同步串级调速， 这是由于转差功率只能单方向由整流器送出的缘故。 ❖ 串级调速是双馈调速的一种特例。
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绕线式异步电动机正方向规定
§2-3 异步电机的双馈调速
§2-3 绕线式异步电动机的双馈调 速
A. 绕线式异步电动机调速方法 B. 双馈调速及串级调速的基本概念 C. 双馈调速电动机的特点 D. 双馈调速电动机在各种工作状况下的能量关系 E. 绕线式异步电机的串级调速系统 F. 双馈调速系统构成 G. 双馈调速的效率和功率因数 H. 双馈调速的矢量控制
•
U2
• 电机转速升高 0< s’<s
•
sE 2
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绕线转子异步电动机
接转差频率电压调速向量图4
•
B
•
同
步
电
动
•
•
状 sE 2
U2
态
❖
转子外接电压
•
U
2
与转子电动势
•
sE 2
❖ 同频率、相位相反，且
U 2 sE 2
• 转速等于同步转速 , s’=0
•
I2a
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双馈调速能够实现的功能
E I 亚同步调速： 与 反相， f2 附电装置,吸收功率
E I 超同步调速： 与 同相， 附电装置,提供功率 f2 提供无功:向电网提供无功（交—交变频器馈电）
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B 双馈调速及串级调速的基本 概念
❖ 异步电动机定子输入功率P1、电磁功率PM、 机械功率Pmec、转差功率Ps、铁损耗和定子铜
I1
U 1
E 1
I2 s
a
E 2 s
U 2
c
B
C
b
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绕线转子异步电动机
接转差频率电压调速向量图1
•
亚 同 步 电 动
•
状 sE 2 态
•
I 2a
•
U2
•
s'E 2
•
B
❖
转子外接电压
•
U
2 与转子电动势
•
sE 2
❖ 同频率、相位相反，且
U 2 sE 2
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A 绕线式异步电动机调速方法
A.1. 转子绕组串接电阻
耗能、手动、不方便
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A.2 斩波变阻实现无级调速
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A.3 双馈调速（串级调速）
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损耗，P 有M 如 下关Pm 系 e c Ps
PMT1
P me c (1s)P M
P sSP M3I2 2r2
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B 双馈调速及串级调速的基本 概念
❖ 所谓双馈调速，就是将电能分别馈入绕线转子异步电动机的定子 绕组和转子绕组。改变转子外接电源的幅值和相位，就可以调节 异步电动机的转速、转矩和电动机定子侧的无功功率，这种双馈 调速的异步电动机不但可以在亚同步转速区运行，而且可以在超 同步转速区运行，因此双馈调速也叫超同步串级调速。
U 2 sE 2
• 电机转速 低于同步速,s’>s >0
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绕线转子异步电动机 接转差频率电压调速向量图3
•
亚 同 步 电 动 状 态
•
I2a
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•
B
❖
转子外接电压
•
U
2
与转子电动势
•
sE 2
•
❖ 同频率、相位相同，且
s
在各种工作状况下的能量关系2
•
E
' 1
•
U1
❖ 转子运行于次同步速的回馈制动状态
1s0
•
I
' 2
•
U
' 2
2
1 • I10
• 电磁功率
P M m 1 U 1 I1co1 s0
• 机械功率
P mec(1s)P M0
• 转差功率
•
•
s 'E '2
•
I
' 2
I1 P s s P M m 2 U 2 I2 co 2 0 s
• 电机转速高于同步转速，s’<0
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绕线转子异步电动机
接转差频率电压调速向量图6
•
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I
' 2
•
U1
I1
1
❖ 转子外•接电U压• 2 超 前 ，转 转子 子sE电 回2 动 路E2势 的合成I•9电20a 0I• 2
B
动势 与I• 2 r 转子电流
•
s 'E '2
•
I
' 2
a
•
I10
E2
•
U
' 2
I2 r
同相，其中有功电流 为 I1Im，(无I2)功电流为 由I于m 无功电流与气隙 磁密同相起到了励磁 电流的作用。定子电
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流 电气与信息工程学院 黄守道
，
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（ 为定子励磁
双馈调速电动机
在各种工作状况下的能量关系1
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U1
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I
' 2
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•
U
' 2
E
' 1