异步电动机的调速方式及其特性
三相异步电动机的几种调速方式
三相异步电动机的几种调速方式一、手动控制调速手动控制是一种最普遍的三相异步电动机调速方式。
它依靠加装变压器、电阻器或多脉冲变压器等器件，调节其输入电压、输入频率或输出电压，从而在一定范围内实现电动机的速度调节。
手动控制调速简单易行，但需要对其进行操作并且无法在一定时间内快速响应，因此其调速效果难以满足大功率调速应用的需求。
二、电压型调速又称为调压调速，它利用晶闸管、继电器等智能控制器调节电动机供电输入电压或输出电压，控制电动机转速。
这种调速方式具有精度高、响应快的优点，而且兼容性好，可实现精细调节。
三、频率型调速频率型调速是运用变频器将变频器输入电源的固定频率变换为可调的变频电源，并通过变频器控制电动机转速。
变频器能够调节电动机速度，实现电机无极调速，从而应用广泛。
此外，特别适用于中低速大扭矩的电动机。
四、矢量控制调速矢量控制调速又称为磁场定向控制调速。
它是一种高精度、高响应速度的调速方式，它利用磁场定向技术，利用电机开机后的瞬态响应，精确测量电机位置并控制电机转速。
与其它调速方式相比，矢量控制调速能够实现缓启动、粘滑保护，并且可以自动调整电磁场大小和角度，实现高速、高精度的调速。
五、惯量调节法惯量调节法是利用电动机惯性和输出转矩的反比关系控制电动机转速的，通常应用于重载起动场景中的电动机调速。
它适用于一些运行要求高的场合，在某些情况下，可达到更好的调速效果，但一般不适用于低速调节。
六、PWM调速PWM调速广泛应用于三相异步电动机调速中，它结合了电压调速和频率调速的优点，而且具有成本低、可靠性高等优点。
PWM调速采用高频脉冲宽度调制技术，调节输出电压的宽度，从而控制电动机转速。
PWM调速还可以实现过流保护、欠压保护等，应用性强。
以上为六种三相异步电动机的调速方式，每种调速方式都有其适用的场合。
根据实际应用需求，选择合适的调速方式可以实现电动机稳定、高效的工作。
5.2 异步电动机的调压调速解析
1TL
np
Pmech mTL (1 s ) Ps sPm s
1TL
np
1TL
np
转差功率随着转差率的增大而增大，转速越 低，转差功率越大。
带恒转矩负载的降压调速就是靠增大转差功率、减小输出 功率来换取转速的降低。所增加的转差功率全部消耗在转 子电阻上，这就是转差功率消耗型的由来。
• 变压调速系统的特点 异步电机闭环变压调速系统不同于直流 电机闭环变压调速系统的地方是：静特性 左右两边都有极限，不能无限延长，它们 是额定电压 UsN 下的机械特性和最小输出 电压Usmin下的机械特性。 当负载变化时，如果电压调节到极限值， 闭环系统便失去控制能力，系统的工作点 只能沿着极限开环特性变化。
0.7UsN
O
TL
Te
返回目录
图5-6 高转子电阻电动机（交流力矩电动机） 在不同电压下的机械特性
5.2.3 闭环控制的变压调速系统
采用普通异步电机的变电压调速时，调速 范围很窄，采用高转子电阻的力矩电机可 以增大调速范围，但机械特性又变软，因 而当负载变化时静差率很大（见图5-6）， 开环控制很难解决这个矛盾。 为此，对于恒转矩性质的负载，要求调速 范围大于 D=2 时，往往采用带转速反馈的 闭环控制系统（见图5-7）。
按照反馈控制规律，将A’’、A、A’ 连接 起来便是闭环系统的静特性。尽管异步电 机的开环机械特性和直流电机的开环特性 差别很大，但是在不同电压的开环机械特 性上各取一个相应的工作点，连接起来便 得到闭环系统静特性，这样的分析方法对 两种电机是完全一致的。
尽管异步力矩电机的机械特性很软， 但由系统放大系数决定的闭环系统静特 性却可以很硬。 如果采用PI调节器，照样可以做到无 静差。改变给定信号，则静特性平行地 上下移动，达到调速的目的。
5.5 异步电动机调速特性
采用恒磁通调压调速（也称恒转矩调速）。
即:
U1 f1
4.44N1kw1m
常数
分析：
当 f1↑时，再继续保持U1/f1=常数比较困难，因为 f1>50Hz时，UΦ↑> U1N不允许，这样只能保持UΦ不变。
f1↑→ Xm↑→ Im↓→ Φm↓→T↓ ，而 f1↑→n↑， P =TΩ属恒功率调速。所以工频以上采用恒压调速。
已知：n0=60f/p，当 f 改变，n0和n都将改变。 1.变频变压调速：
UΦ EΦ 4.44 f N1kw1Φ
当 f↓而UΦ不变时，Xm↓→ Im↑→ Φm↑→I0→I1↑ 引起电动机过热。
而Im↑→cosφ1↓Φm↑→pFe↑造成电动机带载能力 下降。
为了克服上述缺点，在工频（50Hz）以下调速时，
5.5 三相异步电动机的调速方法与特性
依据：
n
n0 (1 s)
60 f p
(1 s)
三相异步电动机的调速大致可以分成以下几种类型：
（1）改变转差率s调速，包括降低电源电压、绕线式异步 电动机转子回路串电阻等方法； （2）改变旋转磁场同步转速调速，包括改变定子绕组极 对数、改变供电电源频率等方法； （3）双馈调速，包括串级调速，属改变理想空载转速的 一种调速方法； （4）利用滑差离合器调速。
R M 3～
Rf
K2
+ -
(3)能耗制动时的机械特性：
2
3n 1 ns
Tmax2 Tmax1
0
Tz
T
(4)特点： 机械特性过原点，即n=0时T=0。能迅速、准确停车。
反馈制动、反接制动和能耗制动。
5.6.1 反馈制动 由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速
交流异步电动机的调速方法及特点
交流异步电动机的调速方法及特点异步电动机是一种常用的电动机类型，其调速方法主要有电压调制调速、转子电流调制调速和频率调制调速。
下面将分别介绍这三种调速方法的特点。
1. 电压调制调速：电压调制调速是通过改变电动机的供电电压来实现调速的方法。
在这种方法中，通过改变电动机的输入电压，可以改变电动机的转矩和转速。
电压调制调速主要通过改变电动机的输入电压和功率因数来实现调速。
其特点是调速范围广，调速精度高，但是调速过程中容易产生谐波和电磁干扰。
2. 转子电流调制调速：转子电流调制调速是通过改变电动机的转子电流来实现调速的方法。
在这种方法中，通过改变电动机的转子电流，可以改变电动机的转速和转矩。
转子电流调制调速主要通过改变电动机的转矩特性来实现调速。
其特点是调速范围广，调速精度高，但是调速过程中容易产生转子电流过大和电磁干扰的问题。
3. 频率调制调速：频率调制调速是通过改变电动机的输入频率来实现调速的方法。
在这种方法中，通过改变电动机的输入频率，可以改变电动机的转速和转矩。
频率调制调速主要通过改变电动机的输入频率和电压来实现调速。
其特点是调速范围广，调速精度高，但是调速过程中需要改变电动机的输入电压和频率，所以需要特殊的调速设备。
总的来说，异步电动机的调速方法主要有电压调制调速、转子电流调制调速和频率调制调速。
这三种调速方法各有特点，可以根据实际需求选择合适的调速方法。
电压调制调速适用于调速范围广、调速精度高的场合；转子电流调制调速适用于调速范围广、对调速精度要求较高的场合；频率调制调速适用于调速范围广、对调速精度要求较高的场合。
在实际应用中，根据不同的调速需求和系统要求，可以采用不同的调速方法。
同时，还可以结合多种调速方法，如电压调制和转子电流调制相结合，以实现更精确的调速效果。
在选择调速方法时，需要考虑电动机的负载特性、调速精度要求、系统稳定性等因素，并选择合适的调速设备和控制策略，以实现理想的调速效果。
相异步电动机的七种调速方法及特点：
三相异步电动机分类特点以及调速方法三相异步电动机分类：1、从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
不改变同步转速的调速方法有1)绕线式电动机的转子串电阻调速、2)斩波调速、3)串级调速以及应用电磁转差离合器、4)液力偶合器、5)油膜离合器等调速。
不改变同步转速的调速方法在生产机械中广泛使用。
2、改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。
3、从调速时的能耗观点来看，有1)高效调速方法与2)低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。
一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
我们清楚三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的，下面松文机电具体介绍其七种调速方法。
一、变极对数调速方法：这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
二、变频调速方法：变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。
直流电动机和异步电动机的调速原理及特性分析
直流电动机和异步电动机的调速原理及特性分析1. 直流电动机1.1 调速原理直流电动机是目前使用最广泛的一种电动机，其调速原理实际上就是通过改变电枢电流的大小和方向来实现调速。
具体来说，当电枢电流大小和方向发生变化时，引起了电枢磁场的变化，因为直流电动机的转子上带有永磁体，这个永磁体的磁场是不变的，因此电枢磁场的变化会引起转子上的永磁体发生运动，而这个运动则被转化成了电机的输出。
在直流电动机的调速系统中，通常使用的是电枢调速和励磁调速两种方式。
电枢调速是指改变电枢直流电压和电枢电流的大小和方向，从而实现调速；而励磁调速则是通过改变励磁电流的大小和方向来实现调速。
1.2 特性分析直流电动机具有以下几个特性：1.调速范围广，可靠性高。
2.输出功率和转速比较稳定。
3.起动扭矩大，启动性能好。
4.但由于需要使用电刷来保证电枢电流大小和方向的变化，因此其寿命相对较短，需经常更换电刷。
2. 异步电动机2.1 调速原理不同于直流电动机，异步电动机是依靠交流电的磁场变化来产生转矩输出的。
其调速原理则是通过改变电源的频率和电压来实现调速。
因为异步电动机的转子是由铝棒或铜棒等导体构成的，这些导体是安装在转子轴上的，当转子通过电源供电产生的旋转磁场时，导体内部就会形成涡流，而涡流则会产生电磁场，从而在转子上引起一个反向的转子磁场。
这种反向的转子磁场与旋转磁场之间的相互作用就产生了转矩输出，完成了电动机的运转。
在异步电动机的调速系统中，通常使用的是电压调速和变频调速两种方式。
电压调速是指改变电源的电压来实现调速；而变频调速则是通过改变电源的频率来实现调速。
2.2 特性分析异步电动机具有以下几个特性：1.调速范围较窄，一般为10%。
2.输出转矩与转速之间呈反比例关系。
3.启动性能一般，需要较长的启动时间。
4.但由于其寿命长，因此使用寿命相对较长。
3.从上述两种电动机的特性和调速原理来看，可知直流电动机具有调速范围广、可靠性高、起动扭矩大等特点，但其寿命较短；而异步电动机则具有寿命较长、启动性能一般等特点，但其调速范围较窄。
三相异步电动机的调速方法与特性
里仅就其原理做简要介绍。
变极调速的电动机往往
被称为多极电动机，其定子
绕组的接线方式很多，其中 常见的一种是角接/双星接， 即△/YY，如图所示。
图变极调速定子接线图
由定子绕组展开图知： 只要改变一相绕组中一半元 件的电流方向即可改变磁极 对数。当T1、T2、T3外接三 相交流电源，而T4、T5、T6 对外断开时，电动机的定子 绕组接法为△，极对数为2P， 当T4、T5、T6外接三相交流 电源，而T1、T2、T3连接在 一起时，电动机定子绕组的 接法为YY，极对数为P，从 而实现调速，其控制电路图 如所示。
1．定子调压调速
图为定子调压的机械特性曲线， 由图可知对恒转矩负载而言，其调 速范围很窄，实用价值不大，但对 于随转通速风的机变负化载而而变言化，，其如负图载中转虚矩线TL 所示。可见其调速范围很宽，所以 目前大多数的风扇采用此法。
但是这种调速方法在电动机转 速较低时，转子电阻上的损耗较大， 使电动机发热较严重，所以这种调 速方法一般不宜在低速下长时间运 图 行。
定子调压调速 机械特性曲线
2．转子串接电阻调速
该方法仅适用于绕线形异步
电动机，其机械特性如图所示。
图中曲线是一Βιβλιοθήκη 电源电压不变，而转子电路所串电阻值不同的机
械特性曲线。从图中不难看出，
当串入电阻越大时，稳定运行速 度越低，且稳定性也越差。
转子串电阻调速的优点是方
法简单，设备投资不高，工作可
靠。但调速范围不大，稳定较差，
em
L
实现降速的调速。
当附加电动势的相位与转子电动势相位相同时，
为
E
正值，使串电动势后的转子电流大于原来的电流，
f
则
＞Tem ， TL
三相异步电动机的调速方法与特性(精)
由定子绕组展开图知： 只要改变一相绕组中一半元 件的电流方向即可改变磁极 对数。当T1、T2、T3外接三 相交流电源，而T4、T5、T6 对外断开时，电动机的定子 绕组接法为△，极对数为2P， 当T4、T5、T6外接三相交流 电源，而T1、T2、T3连接在 一起时，电动机定子绕组的 接法为YY，极对数为P，从 而实现调速，其控制电路图 如所示。
5.5 三相异步电动机的调速
由 可知，若要改变异步电动机的转速，可以有 以下三种方法： （1）改变电动机的磁极对数p。 （2）改变电动机的电源频率f1。 （3）改变电动机的转差率s。 下面对各种调速方法的原理及特点做一简单 介绍。
60 f1 n n1 (1 s ) (1 s ) p
5.5.1 变极调速
△/YY变极调速控制原理图
其工作情况为：合上刀开 关QS后，当KM3闭合而KM1、 KM2断开时，电动机定子绕组 为D接法，电动机低速启动。当 KM3断开，而KM2、KM1闭合 时，电动机的定子绕组接成YY， 电动机高速运行。△/YY接法的 调速方式适用于恒功率负载， 其机械特性如图4.25所示。 由机械特性知，变极调速 时电动机的转速几乎是成倍的 变化，因此调速的平滑性差， 但是稳定性较好，特别是低速 启动转矩大。
1 1 1 N 1 1 N N
1 1
1 1
1 1
1
1
1
5.5.3 改变转差率调速
改变转差率的方法主要有三 种：定子调压调速、转子电路串电 阻调速和串级调速。下面分别介绍。 1．定子调压调速 图为定子调压的机械特性曲线， 由图可知对恒转矩负载而言，其调 速范围很窄，实用价值不大，但对 于通风机负载而言，其负载转矩TL 随转速的变化而变化，如图中虚线 所示。可见其调速范围很宽，所以 目前大多数的风扇采用此法。 但是这种调速方法在电动机转 速较低时，转子电阻上的损耗较大， 使电动机发热较严重，所以这种调 速方法一般不宜在低速下长时间运 图 行。
三相异步电动机的调速特性
三相异步电动机的调速特性
由公式在已知T的条件下可推算出S：
再由公式和公式可得到：
依据上述公式，转变其四个参数（Tmax、Sm、f、p），有如下4种相应的调速方法：
调压调速
转子电路串电阻调速
转变极对数调速
变频调速
1.转变定子磁极数的调速特性
由式n0=60f/p 可知，假如磁极对数p减小一半，则旋转磁场的转速n0将提高一倍，转子转速n差不多也提高一倍。
因此转变p可以得到不同的转速。
如何转变磁极对数，取决于定子绕组的布置和联接方式。
原理：变换异步电动机绕组极数从而转变同步转速进行调速，其转速是按阶跃方式变化，而非连续变化。
应用：变极调速主要用于笼型异步电动机，变极电动机有转换单绕组接线转变极数的电动机和同一铁芯上设置两个以上极数不同绕组的电动机。
下图是YD系列(IP44)变极多速三相异步电动机。
YD系列(IP44)变极多速三相异步电动机
2.转变定子回路电压的调速特性
3.转变定子回路电源频率的调速特性
原理：
利用电动机的同步转速随频率变化的特性，通过转变电动机的供电频率进行调速
间接变换方式（交-直-交变频）
原理：
把沟通电通过整流器变为直流电，再用逆变器将直流电变为频率可变的沟通电供应异步电动机。
电压型变频调速
原理：整流输出经电感电容滤波，具有恒压源特性，逆变器具有反馈二极管，是一种方波电压逆变器。
变频器对三相沟通异步电动机供应可调的电压与频率成比例的沟通电源。
缺点：这种方法若不设置与整流器反向并联的再生逆变器，则不能实现再生制动。
应用：电压型变频器一般在单方向运转、不要求快速调整及多台电动机协调运行等场合使用。
绕线型异步电动机调速方法
绕线型异步电动机调速方法绕线型异步电动机调速方法绕线型异步电动机的调节是一种开关电路控制，它可以改变电动机的运转速度，并且可以达到一定的精度要求。
现在，绕线型异步电动机的调节方法有很多种，主要有电磁调速法、拖动电容调速法、改变频率调速法、变阻调速法等。
本文将对这几种调速方法进行详细介绍。
一、电磁调速法电磁调速法是绕线型异步电动机的常用调速方法，它是利用变压器分解电压，通过改变分解电压的比例来改变电机的转速。
一般来说，电磁调速法的控制原理是，通过改变调节电压的比例，来改变电机的转速。
当调节电压比例升高时，电机的转速就会加快；当调节电压比例降低时，电机的转速就会降低。
电磁调速方法的优点是系统结构简单，操作简便，但是它的缺点是调节精度不高，调节范围有限。
二、拖动电容调速法拖动电容调速法是利用拖动电容来改变电机的转速，它是一种无极变速技术，可以满足用户的各种要求。
拖动电容调速法的控制原理是，拖动电容的容量大小决定了电机的转速，当拖动电容的容量增大时，电机的转速就会减慢；当拖动电容的容量减小时，电机的转速就会加快。
拖动电容调速方法的优点是调速范围宽，调速精度高，但是缺点是系统结构复杂，操作较为复杂。
三、改变频率调速法改变频率调速法是利用变频器改变电机频率来改变电机的转速。
改变频率调速法的控制原理是，当变频器输出电压的频率增大时，电机的转速就会加快；当变频器输出电压的频率减小时，电机的转速就会降低。
改变频率调速方法的优点是调节精度高，调节范围宽，但是缺点是系统结构复杂，操作复杂，价格较贵。
四、变阻调速法变阻调速法是利用变阻器改变电机的阻抗来改变电机的转速。
变阻调速法的控制原理是，当变阻器的阻抗增大时，电机的转速就会减小；当变阻器的阻抗减小时，电机的转速就会增大。
变阻调速方法的优点是调节精度高，调节范围广，系统结构简单，操作方便，但是变阻调速法的缺点是由于变阻器产生的热量较大，影响变阻器的使用寿命。
总结绕线型异步电动机的调节方法有电磁调速法、拖动电容调速法、改变频率调速法和变阻调速法。
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法
一、改变电源频率调速法
改变电源频率调速法是通过改变电源频率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和电源频率成正比，因此可以通过改变电源频率来调节电机的转速。
在工业应用中，变频器是最常用的改变电源频率的设备。
通过改变变频器的输出频率，可以实现对电机速度的精确控制。
二、改变极对数调速法
改变极对数调速法是通过改变电机的极对数来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和极对数成反比，因此可以通过增加或减少电机的极对数来调节电机的转速。
在工业应用中，可以通过改变电机的接线方式或使用专门的极数转换器来实现极对数的改变。
三、改变转差率调速法
改变转差率调速法是通过改变电机的转差率来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转差率可以通过改变电机的工作环境和内部结构来调整，因此可以通过改变转差率来调节电机的转速。
在工业应用中，可以通过改变电机的负载或使用专门的转差率控制器来实现转差率的调整。
四、调压调速法
调压调速法是通过改变电机的输入电压来实现电机速度调节的一种方法。
由于异步电动机的转速和输入电压成正比，因此
可以通过改变输入电压来调节电机的转速。
在工业应用中，可以使用专门的调压器或变频器来实现电压的调整。
五、串级调速法
串级调速法是通过在电机转子回路中串入一个附加的电动势来改变电机的转差率，从而实现电机速度调节的一种方法。
在工业应用中，可以使用专门的串级调速装置来实现串级调速。
异步电机调压调速原理
异步电机调压调速原理异步电机是一种常见的电动机类型，其调压调速原理是通过改变电源的电压和频率来控制电机的转速和负载。
这种调压调速方式广泛应用于工业生产和家庭电器等领域，具有调速范围广、控制精度高等优点。
异步电机的调压调速原理基于电机的转子和定子之间的电磁感应。
当定子绕组通电时，会产生一个旋转磁场，而转子则由于感应电动势的作用而产生转动。
电机的转速与电源的频率成正比，在额定电压下，电机的转速是固定的。
因此，要实现调速，就需要改变电源的电压和频率。
在调压调速系统中，通常使用变压器来改变电源的电压。
通过改变变压器的接线方式，可以实现对电机的调压。
当需要降低电机转速时，可以将变压器的绕组切换到较高的电压端；当需要提高电机转速时，可以将变压器的绕组切换到较低的电压端。
这样，通过改变电源的电压，可以实现对电机转速的调节。
除了调压外，调速系统还需要改变电源的频率。
在传统的调速系统中，通常使用机械式调速装置，通过改变电源的频率来改变电机的转速。
然而，这种方式通常比较复杂且成本较高。
近年来，随着电子技术的发展，越来越多的调速系统采用变频调速技术。
变频调速技术是一种通过改变电源的频率来控制电机转速的方法。
在变频器中，电源的交流电先经过整流器变成直流电，然后经过逆变器变成可调频率的交流电。
通过改变逆变器的输出频率，可以实现对电机转速的调节。
变频调速具有调速范围广、控制精度高、运行平稳等优点，已经成为现代调速系统中最常用的调速方式之一。
在实际应用中，异步电机的调压调速系统通常由电源、变压器、变频器和电机等组成。
通过控制变压器和变频器的工作状态，可以实现对电机的精确调速。
此外，还可以通过反馈控制系统来实现闭环控制，提高系统的稳定性和控制精度。
异步电机的调压调速原理是通过改变电源的电压和频率来控制电机的转速和负载。
调压调速系统通常由变压器、变频器和电机等组成，通过控制这些设备的运行状态和参数，可以实现对电机的精确调速。
这种调压调速方式已经在工业生产和家庭电器等领域得到广泛应用，为各种设备的运行提供了便利和灵活性。
三相异步电动机的七种调速方式
三相异步电动机的七种调速方式三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。
改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。
从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。
一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
三相异步电动机变频调速
.一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速 n 与旋转磁场转速 n1接近，磁场转速 n1改变后，电机转速 n 也60 f 1可知，改变电源频率 f 1，可以调节磁场旋转，从就随之变化，由公式 n1p而改变电机转速，这种方法称为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为60 f1n1 1 sn 1 sp式中 f 1为异步电动机的定子电压供电频率；p 为异步电动机的极对数；s为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 f 1，可以改变同步转速n ，从而改变转速。
如果频率 f 1连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为U 1E1 4.44 f 1N 1k m m式中 E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f1为定子电源频率； N1为定子每相绕组匝数； k m为基波绕组系数，m为每极气隙磁通量。
如果改变频率 f 1，且保持定子电源电压U1不变，则气隙每极磁通m 将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。
因此，降低电源频率 f 1时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通m 的目的。
.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率 f 1时，保持U1为常数，使气每f 1极磁通m 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。
这时，电动机的电磁转[1][8]m 1 pU r 2r 21m 1 p U 1 2f 1ss 1T矩为222 f 1r 2 22 f 1r 2x 12r 1x 2r 1x 1 x 2ss上 式 对 s 求 导 ， 即dT ，有最大转矩和临界转差率为ds12U2f11111T m22 f 1 r 1222 2 f1f 1r 1 22r 1x 1 x 2r 1 x 1 x 2s mr 2由上式可知：当U1常数时，在 f 1 较高时，即接近额22f 1x 1 x 2r 1定频率时， r 1 = x 1 x 2 ，随着 f 1 的降低， T m 减少的不多； 当 f 1 较低时， x 1 x 2较小； r 1 相对变大，则随着 f 1 的降低， T m 就减小了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1-1）
电动机转子的旋转速度（即电动机的转速）略低于旋转磁场的旋转速
度n0（又称同步转速），两者的转速差称为转差s，电动机的转速为：
n (1 s)60 f p
（1-2）
由上式可知，若要改变电动机转速n，有如下三种方法。
（1）变极调速：改变电子绕组的磁极对数p。
（2）改变转差率调速：改变电动机的转差率s。
优点：在每一个转速等级下具有较硬的 机械特性，稳定性好，控制线路简单，容 易维护。缺点是有级调速，调速平滑性差 ，从而限制了它的使用范围。 2、降电压调速
定义：用改变定子电压实现调速的方法来 改变电动机的转速，调速过程中它的转差 功率以发热形式损耗在转子绕组中，属于 低效调速方式。晶闸管是交流调压调速的 主要形式，它利用改变定子侧三相反并联 晶闸管的移相角来调节转速，可以做到无 机调速，如图1-1所示。
优点：是控制设备比较简单，可无级调速 ，初始投资低，使用维护比较方便。缺点 是机械特性软，调速范围窄，调速效率比 较低。
适用于调速要求不宽，较长时间在高速区 运行的中小容量的异步电动机。
U~
1 2
6
5
3
R
4
1-可控硅装置；2-异步电动机；3-测速发电机 4-电压给定器；5-放大器；6-触发器
图1-1 晶闸管调压调速系统的原理框图
第一章 概述
01 1.1 异步电动机的调速方式 02 1.2 变频器的发展与现状 03 1.3 步电动机的调速方式及其特性。 2、熟悉变频调速的基本原理及其优点； 3、掌握变频器的分类及其性能比较。 4、了解变频器的发展过程，认识变频器在现代化建设中的
图1-4 交-直-交变频器的结构。
1.3 变频器的分类
2、交-交变频器
交-交变频器是将工频交流电直接转换成频率和电压均可调的交流电 ，提供给负载进行变速控制。
交-交变频器又称直接式变频器，其主要优点是没有中间环节，故变 换效率高，过载能力强，但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频 率的1/2以下，故它主要用于低速大容量的拖动系统中。图1-5为交-交 变频器的结构。
1.1 异步电动机的调速方式
3、转子串电阻调速 定义：通过在电动机的转子回路中串入不同阻值的电阻，人为改变转子电流从而改变电
动机的转速，如图1-2所示。 优点：设备简单，维护方便；控制方法简单，易于实现。其缺点是只能有级调速，平滑
性差；低速时机械特性软，故静差率大；低速时转差大，转子铜损高，运行效率低。 它适合于调速范围不太大和调速特性要求不高的场合。
（3）变频调速：改变供电电源的频率f。
目前常见的调速方式主要有：降电压调速；转子串电阻调速；串级调 速；变极调速；变频调速。其中前三项均属于变转差率调速方式。
1.1 异步电动机的调速方式
1、异步电动机的变极调速 定义：通过改变定子绕组的极对数来改
变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附 加转差损耗的高效调速方式。
较大 （D=10）
好 (无级调速)
恒转矩 恒功率
多 较小
鼠笼型
1.2 变频器的发展与现状
1、变频器控制方式发展和现状 第一代，采用正弦脉宽调制(SPWM)的恒压频比控制。 第二代，电压空间矢量（磁通轨迹法）控制方式，又称SVPWM控
制方式。 第三代，矢量控制（磁场定向法）又称VC控制方式。 第四代，直接转矩控制，又称DTC控制。
的综合功能的功率器件，如：智能化模块IPM等。 3、国产变频器发展与现状 4、国产变频器发展总趋势
1.3 变频器的分类
变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的电器装置。
1.3.1按照变换方式分类 1、交-直-交变频器
交-直-交变频器是先将工频交流电通过整流电路转换成脉动的直流电，再把直 流电逆变成频率任意可调的三相交流电，供给负载进行变速控制。图1-4为交-直 -交变频器的结构。
转子串电阻
不变 大
（差）
小 （D=2）
差(有级调速)
恒转矩
少 大
绕线型异步 机
变转差率
串级调速 调压调速
不变
不变
小
开环时大
（好）
闭环时小
较小 （D=2~4）
闭环时较大 （D=10）
好(无级调速) 好(无级调速)
恒转矩
较多 较小
绕线型异步 机
通风机 恒转矩
较少 大
绕线型异步 机、笼型异步
机
变频
变 小 （好）
4、串级调速 定义：是转子回路串电阻方式的改进，基本工作方式也是通过改变转子回路的等效阻抗
从而改变电动机的工作特性，达到调速的目的。 优点：是可以通过某种控制方式使转子回路的能量回馈的电网，从而提高效率；还可以
实现无级调速。 缺点：是对电网干扰大，调速范围窄。
图1-2 转子串电阻电路
1.1 异步电动机的调速方式
作用。 5、了解变频器的应用领域。
能力目标： 1、能够分析比较不同厂家变频器的优缺点。 2、会查阅有关变频器的相关文献。
1.1 异步电动机的调速方式
当三相电动机定子绕组通入三相交流电后，电子绕组会产生旋转磁 场，旋转磁场的转速n0与交流电源的频率f和电动机的磁极对数p有如下 关系：
n0 60 f p
图1-3 变频调速原理
1.1 异步电动机的调速方式
6、比较几种调速方式
调速方法 比较项目
是否改变同步转速
静差率
在一般静差
调 速
率要求下的 调试范围 D
指 调速平滑性
标
适应负载类
型
设备投资
电能损耗
变极
变 小 （好）
较小 (D=2~4)
差(有级调 速)
恒转矩 恒功率
少 小
运用电机类型
多速电机 （鼠笼型）
2、电力电子器件发展与现状 第一代产品，主要标志是器件本身没有关断能力，代表性元器件如
普通晶闸管； 第二代产品，主要标志是器件本身有关断能力，代表性元器件如大
功率晶体管（GTR) 、可关断晶闸管（GTO）等； 第三代产品，主要标志是一些性能优异的复合型器件和功率集成电
路，如绝缘栅极双极型晶体管等； 第四代产品，主要标志是集性能优异的复合型、集成电路及智能型
5、变频调速
变频调速是通过改变异步电动机 供电电源的频率f来实现无级调速 的。从实现原理上考虑，变频调速 是一个简洁的方法。从特速特性上 看，变频调速的任何一个速度段的 硬度均接近自然机械特性，调速特 性好，如果能有一个可变频率的交 流电源，则可实现连续调速，平滑 性好。变频器就是一种可以实现变 频、变压的变流电源的专业装置。 其变频调速原理如图1-3所示。