7、交流电动机调速及变频原理
交流电机变频调速原理与应用
异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
+
-
GT
U ct
+
TG
～ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。
交流电动机变频调速原理
交流电动机变频调速原理
交流电动机变频调速原理主要涉及到调整电源频率以改变电动机转速的技术。
它基于电动机的电压-频率特性，利用电力电
子器件对电源频率进行调节，从而控制电动机的转速。
在传统的交流电动机驱动系统中，电源频率是固定的，通常为50Hz或60Hz。
这种情况下，电动机的转速是由电源频率和电
动机的极数决定的。
而通过变频器对电源频率进行调节，可以使电源频率不再固定。
变频器一般由整流器、滤波器和逆变器三个部分组成。
整流器将交流电源转换为直流电源，滤波器用于平滑输出电流，逆变器将直流电源转换为可调的交流电源。
变频器能根据所需转速将直流电源转换为相应频率的交流电源供给电动机，并且能够根据实际负载情况实时调整输出频率。
通过改变电源频率，可以改变电动机的转速，实现调速功能。
变频调速具有以下优点：
1. 转速范围广：变频器可以实现广泛的转速调节，将电动机的转速从低速到高速进行连续调整。
2. 转速精度高：通过精确控制输出频率，可以实现对电动机转速的精准调控。
3. 节能高效：变频调速可以根据负载情况智能调整电源频率，减少能量损耗，提高能源利用效率。
4. 启停平稳：传统的交流电机启停频繁会对电机产生冲击，通过变频调速可以实现平稳启动和停止，减少冲击。
总之，交流电动机变频调速原理是通过变频器对电源频率进行调节，从而实现对电动机转速的精确控制。
它具有范围广、精度高、节能高效、启停平稳等优点，广泛应用于工业生产和能源节约领域。
交流电机调速原理和方法
交流电机简介“交流电机”是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。
由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。
交流电机与直流电机相比，由于没有换向器（见直流电机的换向），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。
交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。
20世纪80年代初，最大的汽轮发电机已达150万千瓦。
交流电机是由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉发明的。
电机原理用单相电容式电机说明：单相电机有两个绕组，即起动绕组和运行绕组。
两个绕组在空间上相差90度。
在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器，当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值。
在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。
调速原理额定转速n=60f/p（1-s）=同步转速N1（1-S）f电源频率p电机极对数s转差率1.利用变频器改变电源频率调速，调速范围大，稳定性平滑性较好，机械特性较硬。
就是加上额定负载转速下降得少。
属于无级调速。
适用于大部分三相鼠笼异步电动机。
2.改变磁极对数调速，属于有级调速，调速平滑度差，一般用于金属切削机床。
3.改变转差率调速。
（1）转子回路串电阻：用于交流绕线式异步电动机。
调速范围小，电阻要消耗功率，电机效率低。
一般用于起重机。
（2）改变电源电压调速，调速范围小，转矩随电压降大幅度下降，三相电机一般不用。
用于单相电机调速，如风扇。
（3）串级调速，实质就是就是转子引入附加电动势，改变它大小来调速。
也只用于绕线电动机，但效率得到提高。
交流电机调速方法一、变极对数调速方法：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。
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交直流调速系统：交流电 动机调速及变频原理
交直流调速系统是当今工业领域中应用最广泛的电机调速方式之一。本文将 介绍其工作原理、控制方式、实验结果以及应用领域。
交直流调速系统简介
工作原理
交直流调速系统将交流电网变频后的电能， 通过调整输出电压的频率和振幅，实现对交 流电动机转速的精确控制。
应用领域
广泛应用于各种机械传动、液力传动和水泵 等控制系统中。
交流电动机调速系统的应用领域
自动化系统中的应用
在各种自动化生产设备中被 广泛应用，如印刷机、纺织 机、机床等清
电力系统的应用
在电力和水泵工业中，它们 通常被用于驱动变速风扇、 汽轮机、输电水泵和空气压 缩机。
船舶和铁路设备的 应用
在船舶和铁路设备中，变频 系统被用于调节主推进电机 和发动机。
总结和展望
优点
能够提高电机的转速调节精度、降低噪声和 振动，操作简便、维护方便。
未来发展
随着电力电子技术的发展和应用，交直流调 速技术将显示出更加优异稳定的特性。
交流电动机调速原理介绍
异步电动机
在交流电路中，由于线圈电势 产生了磁通量，被感应到的铝 制转子上涡流的作用下形成了 磁通量，进而激起了电势和转 矩。
压，并将其送入交流电机中。
3
控制电路
接收电机转速及其加速度反馈信息， 将这些反馈信息与控制策略融合，进 而实现对交流电机调速控制。
交流电动机调速控制方式
1 恒转矩调速
2 恒功率调速
保持电机输出转矩不变的状态下，改变电 机输出的转速。
在电机输出功率不变的情况下，改变电机 转速。
3 恒流调速
4 联合控制
同步电动机
自带一定数目的永磁体，并且 同步转子上的感应电流同步于 定子电流，从而使交流电动机 实现了较好的调速性能。
交流电动机变频调速技术的发展
交流电动机变频调速技术的发展随着电力电子技术和控制理论的不断发展，交流电动机变频调速技术得到了广泛应用。
本文将介绍交流电动机变频调速技术的发展背景、基本原理、应用场景、案例分析以及交流讨论，以期读者能深入了解该技术的应用和发展前景。
交流电动机变频调速技术是一种通过改变电源频率来调节交流电动机转速的技术。
其基本原理基于交流电动机的转速与电源频率成正比关系，通过改变电源频率，可以实现对电动机转速的平滑调节。
目前，常见的交流电动机变频调速方法有直接电源变换型和间接电源变换型两种。
直接电源变换型是通过改变电源的频率和幅值来直接驱动电动机，而间接电源变换型则是通过先转换成直流，再通过逆变器转换成交流来驱动电动机。
两种方法各有优缺点，直接电源变换型具有高效率和快速响应特点，但需要使用昂贵的电力电子设备；而间接电源变换型虽然需要两级转换，但其控制精度高且成本较低。
交流电动机变频调速技术被广泛应用于各种领域。
在工业生产中，该技术用于驱动各种泵、风机、压缩机等设备，实现生产过程的自动化和节能；在交通运输业中，交流电动机变频调速技术用于驱动地铁、轻轨、动车等城市轨道交通车辆，提高运行效率和乘坐舒适度；在电力系统中，该技术用于调节负荷和功率因数，提高电网运行效率和稳定性；在环保领域，交流电动机变频调速技术用于驱动环保设备，如污水泵、除尘器等，实现环保工程的自动化和节能。
随着技术的不断发展，交流电动机变频调速技术的应用前景将更加广阔。
以地铁车辆为例，交流电动机变频调速技术被广泛应用于地铁电传动系统中。
通过使用该技术，地铁车辆能够根据运行需求自动调节速度和加速度，提高运行效率和乘坐舒适度。
同时，该技术还具有对电网的友好特性，能够实现能量的高效回馈，降低能源消耗。
在应用交流电动机变频调速技术时，有一些问题需要注意。
由于该技术的应用涉及到大量的电力电子设备，因此需要充分考虑其可靠性、稳定性和耐久性。
由于不同的应用场景对电动机的调速性能和节能效果有不同的要求，因此需要根据实际情况选择合适的变频器和控制系统。
交流电动机变频调速方法研究
交流电动机变频调速方法研究引言：随着现代工业的发展和对能源的节约要求，交流电动机的变频调速方法逐渐被广泛应用。
变频调速可以通过改变电动机的输入频率，调节转速和负载之间的匹配，实现低速大转矩或高速小转矩的工作要求。
本文将研究交流电动机变频调速的方法。
一、变频调速原理：1.原理概述：电动机电源频率=f，电源电压=V，电动机相数=φ输出转矩和转速之间的关系：T=k*M^n，其中k为系数，n为常数。
固定电源电压不变，改变电源频率f，可以调节转速M。
2.调速方案：a)正弦波PWM调制方案：根据输入的信号波形，生成与输入波形相同的输出波形，然后利用多级逆变器将输出电流波形进行滤波处理得到交流输出电压波形。
b)SPWM调制方案：通过多级逆变器将直流电压转换为交流电压，通过控制逆变器的开关管，实现输出电压的变化和频率的变化，从而改变电动机的转速。
c)SVPWM调制方案：通过控制多个开关管的占空比和触发时刻，可以产生更接近理想正弦波的输出波形，实现电动机的精确调节。
二、变频调速方法的优缺点：1.优点：a)可以实现宽范围内的调速，满足不同工况的要求。
b)调速精度高，可以实现恒定转矩和恒定功率控制，提高电动机的运行效率。
c)调速过程平稳，无冲击，减少机械零件磨损。
d)节能效果显著，可以节约电能消耗。
2.缺点：a)变频调速系统的成本较高，包括逆变器、滤波器、控制器等设备的成本较高。
b)变频设备对电网的污染较大，需要采取补偿措施。
c)变频设备的维护和保养要求高，需要定期检查和维修。
三、变频调速在实际应用中的问题及解决方案：1.变频调速系统的电磁干扰问题：变频调速设备会产生一定的高次谐波，对电网和其他设备产生干扰。
解决方案可以采用滤波器等装置来减少干扰。
2.变频调速系统的稳定性问题：变频调速系统存在潜在的震荡和共振问题，需要采取措施来保持系统的稳定。
3.变频调速系统的故障检测和维修问题：变频调速系统是复杂的电力系统，如果出现故障需要及时检测和维修。
交流异步电动机变频调速原理
第一节 交流异步电动机变频调速原理根据电机学原理，交流异步电动机的转速可表示为：)1(**60s pf n -= （2-1-1） 式中： n 一 电动机转速/分钟，单位：r/min ；p 一 电动机磁极对数；f 一 电源频率，单位：Hz ；s 一 转差率，10<<s 。
注：p 是磁极对数，不是磁极数。
由式（2-1-1）知，影响电动机转速的因素有：电动机的磁极对数 p ，转差率 s 和电源频率f 。
对于给定的电动机，磁极对数 p 一般是固定的；通常情况下，转差率 s 对于特定负载来说是基本不变的，并且其可以调节的范围较小，加之转差率 s 不易被直接测量，调节转差率来调速在工程上并未得到广泛应用。
如果电源频率可以改变，那么通过改变电源频率来实现交流异步电动机调速的方法应该是可行的，这就是所谓变频调速。
由电机学原理知，如忽略绕组间的互感、绕组的漏感及空间电磁谐波，交流异步电动机的相等效稳态电路如图 2-1-1。
图 2-1-1 交流异步电动机的相等效稳态电路由戴维南定理，图 2-1-1电压平衡方程式为：U = E + I * r （2-1-2）式中： U 一 相电压 ；E 一 定子绕组的感应电动势；I 一 定子绕组的相电流；r 一 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和。
交流异步电动机的定子绕组的感应电动势是定于绕组切割旋转磁场磁力线的结果， 其有效值计算如下：E = K * f * Φ （2-1-3） 式中：Ｋ 一 与电动机结构有关的常数；ｆ 一 电源频率；Φ 一 磁通量 。
由式（2-1-2）知，加在电机绕组端的电源电压Ｕ，一部分产生感应电动势Ｅ，另一部分消耗在电阻 r （ 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和 ）上 。
其中定子绕组的相电流 I 由两部分构成：21I I I += （2-1-4）电机的定子电流有一小部分1I 用于建立磁场的主磁通，其余大部分2I 用于产生拖动负载的电磁力。
交流电动机调速的基本原理和调速方式电动机
沟通电动机调速的基本原理和调速方式 -电动机依据前述的学问，对于沟通电动机，有：其中，——旋转磁场转速——定子绕组沟通电源频率——三相异步电动机的极数——三相异步电动机转子转速——转差率由以上两式消去，可以得到：……………………………………………………………………（式7-5-1）依据上式，对异步电动机的调速有三个途径，即：①转变定子绕组极对数；②转变转差率；③转变电源频率。
对于同步电动机，其转差率，它只具有两种调速方式。
实际应用的沟通调速方式有多种，以下对几种常用的方法简洁介绍：1、变极调速这种调速方式只使用于特地生产的多级多速异步电动机。
通过绕组的不同组合连接方式，可以获得二、三、四极3种速度，这种调速方式速度变化是有级的，只适用于一些特殊应用的场合，只能达到大范围粗调的目的。
本课程第三章的学习单元八所介绍的正是双速电动机的变速把握，其它类似多级多速电动机的调速把握线路与之类似。
2、转子串电阻调速这种调速方式只适用于绕线式转子异步电动机，它是通过转变串联于转子电路中的电阻阻值的方式，来转变电动机的转差率，进而达到调速的目的。
由于外部串联电阻的阻值可以多级转变，故可实现多种速度的调速（原理上，也可实现无级调速）。
但由于串联电阻消耗功率，效率较低，同时这种调速方式机械特性较软，只适用于调速性能要求不高的场合。
3、串级调速这种调速方式只适用于绕线式异步电动机，它是通过肯定的电子设备将转差功率反馈到电网中加以利用的方法。
在风机、泵类传动系统中应用较广。
4、调压调速图1 调压调速示意图如图1是将晶闸管反并联连接，构成沟通调速电路，通过调整晶闸管的触发角，转变异步电动机的端电压进行调速。
这种方式也转变转差率，转差功率消耗在转子回路中，效率较低，较适用于特殊转子电动机（例如深槽电动机等高转差率电动机）中。
通常，这种调速方法应构成转速或电压闭环，才能实际应用。
5、电磁调速异步电动机这种系统是在异步电动机与负载之间通过电磁耦合传递机械功率，调整电磁耦合器的励磁，可调整转差率的大小，从而达到调速的目的。
变频器调速原理
、.~①我们‖打〈败〉了敌人。
②我们‖〔把敌人〕打〈败〉了。
一、调速：1．机械调速：在电动机轴上安装可调速的联轴节（如变间距皮带轮、液压联轴节、变速齿轮机构）2．变速电动机：交流变极电动机、直流发电机---直流电动机组二、交流电动机：同步速度n0=60f0/p转差率s=(n0-n)/n0n--转子转速p—极对数等值电路：U1:定子相电压I1、I2’:定、转子电流r1、r2’：定、转子电阻x1、x2’:定、转子电抗xm、rm:、励磁电抗和电阻E1、E2’:定、转子电动势I2’、E2’、r2’、x2’等转子参数是经过折算后得的值。
输入功率：P1=m1·U1·I1·COSΦ1定子铜耗：P Cu1=m1·I12·r1定子铁耗：P Fe1=m1·I m2·r m转子铜耗：P Cu2=m1·I2’2·r2’总机械功率：P i=m1·i2’2·r2’·(1-s/s)异步电动机功率流程示意图：P M=P1- P Cu1- P Fe1(P M为电磁功率，P1为电网输入的电功率)P i= P M- P Cu2（P i为总机械功率）P2=P i-P m(P m为机械损耗，P2为电机轴的输出功率)电机的转矩平衡方程式：P2/ω=P i/ω=P m/ω或 T2=T-T m（ω为电机转子的旋转角速度,ω=2πn/60;T2为负载转矩；T为电磁转矩）由此一系列关系式，还可得出异步电动机的转矩-转差率（转速）曲线，简称T-S曲线。
三、电力半导体器件：1．晶闸管（SCR）：A为阳极；K为阴极；G为门极。
2．门极可关断晶闸管（GTO）：可以利用G极的正、负极性来导通和关断电路。
3．功率晶闸管（BJT）：亦称巨型晶体管（GTR）,类似于NPN的三极管，要在基极提供一定的电流才可正常工作。
BJT主要工作于开关状态，即截止和饱合导通状态。
变频调速原理及概述
变频调速原理及概述异步电机调速系统的种类很多，但是效率最高、性能最好、应用最广的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，是交流调速的主要发展方向。
变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无极调速。
变频器可把固定电压、固定频率的交流电压变换为可调电压、可调频率的交流电。
在变换过程中。
没有直流环节的称为交-交变频器，有中间直流环节的称为交-直-交变频器。
由直流电变为交流电的变换器称为逆变器。
目前应用最广的是交-直-交变频器，通常由整流器、中间直流储能电路和逆变器三部分组成。
人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动，除变频以外的另外一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。
交流调速传动控制技术之所以发展的如此迅速，和如下一些关键性技术的突破性进展有关，它们是电力电子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机的矢量变换控制技术、直接转矩控制技术、PWM（Pulse Width Modulation）技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。
变频器的发展：近二十年来，以功率晶体管GTR为逆变器功率元件、8位微处理器为控制核心、按压频比U/f控制原理实现异步机调速的变频器，在性能和品种上出现了巨大的技术进步。
其一，是所用的电力电子器件GTR以基本上为绝缘栅双极晶体管IGBT所替代，进而广泛采用性能更为完善的智能功率模块IPM，使得变频器的容量和电压等级不断地扩大和提高。
其二，是8位微处理器基本上为16位微处理器所替代，进而有采用功能更强的32位微处理器或双CPU，使得变频器的功能从单一的变频调速功能发展为含有逻辑和智能控制的综合功能。
其三，是在改善压频比控制性能的同时，推出能实现矢量控制和转矩直接控制的变频器，使得变频器不仅能实现调速，还可进行伺服控制。
交流电动机调速原理
交流电动机调速原理交流电动机调速原理是指通过改变电机的转速来实现对电机的调节和控制。
交流电动机调速的方法有很多种，包括电压调制、频率调制、转子电流注入、磁场定向控制等。
首先，我们来介绍一种比较常见的交流电动机调速原理——电压调制。
电压调制是通过改变输入电压的大小来实现对电动机转速的调节。
当输入电压增大时，电动机转速也会增加，反之亦然。
而改变输入电压的方法主要有两种，即先调压再供电和通过调节变压器的输出电压来改变电机的转速。
然而，电压调制的缺点是电动机的效果低，且当负载变化时不易稳定。
其次，频率调制也是一种常见的交流电动机调速原理。
频率调制是通过改变输入电源的频率来调节电动机的转速。
由于电机的转速与电源频率成正比，因此当输入频率增加时，电动机转速也会增加。
频率调制通常使用变频器来实现，变频器能够将输入的固定频率电源变频为可控的变频电源，从而实现对电机转速的调节。
然而，频率调制容易引起电机的共振，且变频器的价格也相对较高。
另外，转子电流注入也是一种常见的交流电动机调速原理。
转子电流注入是通过向电动机转子绕组注入额外的电流来改变电机的转速。
注入的电流与电动机转速成正比，当电流增加时，电动机转速也会增加。
转子电流注入通常通过调整转子电阻来实现，通过增加电阻可以增加注入的电流，从而实现对电机转速的调节。
然而，转子电流注入会增加电动机的额外损耗，并且注入的电流会产生热量，导致电机发热。
最后，磁场定向控制是一种比较先进的交流电动机调速原理。
磁场定向控制是通过改变电动机磁场的方向和大小来实现对电机的调节。
当磁场方向发生变化时，电动机的转速也会相应变化。
磁场定向控制通常使用矢量控制技术来实现，通过检测电机的电流和转速来精确控制电机磁场的方向和大小，从而实现对电机转速的调节。
磁场定向控制具有精度高、响应快的优点，但是需要较复杂的控制算法和硬件。
总结起来，交流电动机调速原理是通过改变电动机输入电压的大小、输入电源的频率、向电机注入的电流以及电机磁场的方向和大小来实现对电机转速的调节。
交流与直流电机-调速方法-分类-原理-优缺点-应用
交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速.2变频调速.3变转差率调速...三相交流电机有很多种。
1.普通三相鼠笼式。
这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。
2.三相绕线式电机，可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。
这种方式常用在吊车上。
长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接，因为电阻会消耗大量的电能。
通常是串可控硅，通过控制可控硅的导通角控制电流。
相当于改变回路中的电阻达到同上效果。
转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。
这种方式称为串级调速。
配上好的调速控制柜，据说可以和直流电机调速相比美。
3.多极电机。
这种电机有一组或多组绕组。
通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速。
最常见的4/2极电机用（角/双Y)接。
4.三相整流子电机。
这是一种很老式的调速电机，现在很用了。
这种电机结构复杂，它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷。
通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。
这种电机用的是三相流电，但是，严格上来说，其实它是直流机。
原理是有点象串砺直流机。
5.滑差调速器。
这种方式其实不是改变电机转速。
而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度，改变离合器输出轴的转速来调速的。
还有如，硅油离合器，磁粉离合器，等等，一此离合机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。
严格上来说不算是三相电机的调还方式。
但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。
直流电机的调速方法一是调节电枢电压，二是调节励磁电流，而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体，所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法，常用的一是可控硅调压法，再就是脉宽调制法(PWM)。
PWM的H型属于调压调速。
PWM的H桥只能实现大功率调速。
国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。
交流电动机变频调速矢量控制的原理
交流电动机变频调速矢量控制的原理
电动机变频调速矢量控制，通常简称为矢量控制，是一种利用调节控制器和电动机（交流伺服电动机或直流电动机）的功率调整的直接控制方法，也是一种闭环运动控制的形式。
它充分利用变频速控器性能，将逆调（PI）调节系统的运动控制参数律完全输入控制器，由控制器将反馈信号直接用于电动机的运行控制。
基于此，可在任何时候改变电动机的转速大小，从而使系统达到高精度高速度运动控制的功能要求。
和传统位置控制相比，矢量控制具有低静止噪声、低速响应时间短、虽伺服参数抗干扰能力强等一系列优点，已成为目前一种常用的电动机调速方式。
交流变频调速基本原理
交流变频调速基本原理一．异步电动机概述1．异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
⑴磁场以n0转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶电磁力使转子绕组以转速n旋转，方向与磁场旋转方向相同2．旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴在空间位置上互差2π/3 rad电度角。
这一点，由定子三相绕组的布置来保证⑵在时间上互差2π/3 rad相位角（或1/3周期）。
这一点，由通入的三相交变电流来保证3．电动机转速产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n必须低于定子磁场的转速n0，两者之差称为转差：Δn＝n0－n转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：s＝Δn / n0同步转速n0由下式决定：n0＝60 f / p式中，f为输入电流的频率，p为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速n＝60 f（1－s）/ p二．异步电动机调速由转速n＝60 f（1－s）/ p可知异步电动机调速有以下几方法：1．改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
所以，要改变p，必须将定子绕组制为可以换接成两种磁极对数的特殊形式。
通常一套绕组只能换接成两种磁极对数。
变极调速的主要优点是设备简单、操作方便、机械特性较硬、效率高、既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速；其缺点是有极调速，且极数有限，因而只适用于不需平滑调速的场合。
2．改变转差率s （变转差率调速）以改变转差率为目的调速方法有：定子调压调速、转子变电阻调速、电磁转差离合器调速、串极调速等。
⑴定子调压调速当负载转矩一定时，随着电机定子电压的降低，主磁通减少，转子感应电动势减少，转子电流减少，转子受到的电磁力减少，转差率s增大，转速减小，从而达到速度调节的目；同理，定子电压升高，转速增加。
变频技术原理-交流电动机的调速
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交流调速系统认识-异步电动机的调速
• （3）调压调速
• 如图所示，当定子电压降低时（U2 <U1 <UN）， 电动机的同步转速和临界转差率均不变，而最大电磁 转矩和启动转矩随电压平方关系减小。 对于通风机类负载，电动机在全段机械特性上都能稳定运
行。如图，在不同电压下的稳定工作点分别为C、D、E，所 以，改变定子电压可以获得较低的稳定运行速度。
总评：无极调速，调速范围广、速度调节连续性、平滑性好，调速机械特性无改变，调 速性能优良，应用方法。
交流调速系统认识-异步电动机的调速
• 变极调速
• 由电机学原理可知，只有定子和转子具有相同的极数 时，电动机才具有恒定的电磁转矩。由于鼠笼式异步电 动机的转子极数能自动地跟随定子极数的变化，所以变 极对数调速只能用于鼠笼式电动机。 • 电动机的同步转速反比于于磁场的极对数。而磁极对 数 p 的改变，取决于电动机定子绕组的结构和接线。通 过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。
知识目标
能力目标
思政目标
交流调速系统认识-异步电动机的调速
• 交流电动机的工作原理：交流异步电动机、交流同步电动机 视频解读
• 了解被控对象是我们实现控制它的关键第一步
• 交流电动机调速原理
• 根据电机学原理可知：
n 60 f1 (1 s) p
n1
60 f1 p
• 交流异步电动机的转速n与供电电流调速系统认识-异步电动机的调速
变极调速
当将两个半相绕组的连接方式改变，如图3-34左图， 进行反向串联或反向并联时，使其中的一个半相绕组a2、 x2中电流反向，此时定子绕组便产生2极磁场，如图3-34 右图所示。
plc控制的交流电动机正反转的变频调速原理
plc控制的交流电动机正反转的变频调速原理PLC控制的交流电动机正反转的变频调速原理如下：
1. 变频器：使用变频器将交流电源的频率改变，从而实现电机的调速功能。
变频器具有输入电源、输出电源和控制电源三个部分。
通过控制电源的电压和频率，可以控制电机的转速。
2. PLC控制：PLC通过与变频器进行通信，发送控制指令，控制变频器的电压和频率输出。
根据控制指令，变频器可以实现电机正转、反转和停止的控制。
3. 传感器：通过安装传感器，可以实时监测电机的转速和运行状态。
传感器将转速和状态信息传输给PLC，以便PLC根据需要调整变频器的输出。
4. 转速控制：当需要控制电机正转时，PLC发送指令给变频器，变频器将逐渐增加输出电压和频率，从而加速电机转速。
当需要控制电机反转时，PLC发送相应指令，变频器减小输出电压和频率，逐渐使电机反向转动。
5. 变频器保护：在实际应用中，需要对变频器进行保护，防止过载、过热等现象。
因此，PLC 还需要对变频器进行状态监测，当发生异常时，及时停止电机运行，并进行报警处理。
通过PLC控制的交流电动机正反转的变频调速原理，可以实现电机的精确控制和调速，提高工业自动化生产线的效率和准确性。
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交流电动机调速及变频原理
一、交流异步电动机调速的基本类型
交流调速系统的主要类型
交流电机主要分为异步电机（即感应电机）和同步电机两大类，每类电机又
有不同类型的调速系统。
现有文献中介绍的异步电机调速系统种类繁多，可按照不同的角度进行分类。
1、交流异步电动机调速的基本类型 由异步电动机的转速公式：min)/)(1(60r s p
f
n -=
可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： （1）改变定子极对数p 调速。
（2）改变电源频率1f 调速。
（3）改变转差率s 调速。
异步电动机的调速方式：
1.1 变频调速
交流变频调速技术的原理是把工频50Hz 的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流异步电动机定子绕组的供电频率，在改变频率的同时也改变电压，从而达到调节电动机转速的目的。
它与直流调速系统相比具有以下显著优点： （1）变频调速装置的大容量化。
（2）变频调速系统调速范围宽，能平滑调速，其调速静态精度及动态品质好。
（3）变频调速系统可以直接在线起动，起动转矩大，起动电流小，减小了对电网和设备的冲击，并具有转矩提升功能，节省软起动装置。
（4）变频器内置功能多，可满足不同工艺要求；保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便；具有通用的外部接口端子，可同计算机、PLC 联机，便于实现自动控制。
（5）变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势，是目前世界公认的交流电动机的最理想、最有前途的调速技术。
其中以风机、泵类负载的节能效果最为显著，节电率可达到20%～60％。
1.2变极调速
磁极对数 p 的改变，取决于电动机定子绕组的结构和接线。
通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。
1.3 变转差率调速
1.3.1、改变定子电压调速 −−交流调压调速 异步电动机的机械特性方程式:
])()/[(/32'21212'
211'
221l l e L L s R R s
R pU T +++=ωω
其中：p为电机极对数；
U1为相电压有效值
R1为定子每相绕组的内阻
Ll1为每相漏感
R2′为折算到定子侧的每相电阻
Ll2′为折算到定子侧的漏感
交流调压调速是通过改变电动机定子外加电压从而改变转差率S进行调速的。
它是一种简单、可靠、价格便宜的调速方法，但其调速特性软，低速时转差功率损耗大，效率较低。
交流调压调速常采用晶闸管组成的交流调压调速系统。
1.3.2、绕线式异步电动机转子串电阻调速
绕线式异步电动机转子串电阻的机械特性如图所示。
转子串电阻时同步转速和最大转矩Tm不变，临界转差率增大。
转子串电阻调速的优点：
设备简单，主要用于中、小容量的绕线式异步电动机如桥式起重机等。
转子串电阻调速的缺点：
转子绕组需经过电刷引出，属于有级调速，平滑性差；由于转子中电流很大，在串接电阻上产生很大损耗，所以电动机的效率很低，机械特性较软，调速精度差。
1.3.3、绕线式异步电动机在转子回路中串级调速
在转子回路中串入与转子电势同频率的附加电势，通过改变附加电势的幅值和相位实现调速。
其优点是：
可以通过某种控制方式，使转子回路的能量回馈到电网，从而提高效率；在适当的控制方式下，可以实现低同步或高同步的连续调速。
缺点是：
只能适应于绕线式异步电动机，且控制系统相对复杂。
总结：
2、变频调速的核心部件-变频器
鼠笼型异步电动机的定子采用变频电源供电所构成的变频调速系统是具有高效率和高性能的调速系统。
通过改变定子供电频率，电机转速可得到宽范围的无级调节。
对定子电压（或电源）以及频率按一定规律进行协调控制，可提高传动系统的运行特性。
通过控制转差(n0 - n)／n0，电机可获得较理想的快速响应特性。
一旦采用闭环控制系统，整个传动系统可获得高精度及优良的传动特性。
给电功机定子提供频率可变电源的设备就是变频器，变频器是变频调速系统的核心部分。
变频器与电动机完美的控制配合构成了性能优良的变频调速系统。
为分析变频器的工作情况。
变频器是介于电源与电动机之间的电压与频率可调变的供电环节。
从逆变器的主回路上看．如果主回路等效于电压源供电，再把电源的直流量通过开关及控制元件，转化成交流输出，这样的逆变器称为电压型逆变器。
主回路等效于电流源供电，开关元件将其转换为交流输出，这种类型的逆变器叫电流型逆变器。
变频器与电源、电动机的关系二、调速电机选型
以jscc调速电机为例
1、调速电机构成
2、调速电机选型
2.1、调速电机可以直连，输出轴为圆轴，也可以加减速箱，输出轴为齿轮轴
2.1.1、直连
虽然调速电机的调速范围为:50Hz…90~1400转分钟;60Hz…90-1600转分钟。
但由于低速时(≤400转分钟),电机转矩下降较多,易发生过载,且电机直连风扇冷却效果差,易发热,因此必须预留足够的功率余量,并且不要经常工作在低速区。
因此电机最佳调速范围为:50Hz…·400-1400转分钟;60Hz…400-1600转分钟
2.1.2、加减速箱
常用减速箱类别
■减速箱减速比/性能对照表
●表中最高转速是以(50Hz:1400r/min、60Hz:1600r/min)为基数除以减速比而算出的数值。
●表中[色框表示输出轴的旋转方向与电机旋转方向相反
●欲获得比下表更高的减速比,可在电机与减速箱之间安装减速比为10的中间减速箱,减速比将增加10倍。
●减速箱的最大容许转矩为10N·m。
注：调速电机需要满足最低最高速度时，扭矩大于负载扭矩。