三相交流电动机的调速方法及无级调速的实现
无级调速原理
无级调速原理
无级调速原理是指通过改变电机电源的电压、频率或调整电机的输入功率来改变电机的转速，从而实现电机的调速。
该调速原理通常用于交流电动机的调速，特别是异步电动机。
在无级调速原理中，电机的转速与电源的电压、频率以及电容量之间存在一定的关系。
当电源的电压或频率改变时，会影响电机的输入功率，进而改变电机的转速。
具体而言，当电源的电压增加时，电机的输入功率也会增加，导致电机转速的增加；反之，当电源的电压降低时，电机的输入功率减小，导致电机转速的降低。
另外，通过调整电机的输入功率也可以实现无级调速。
通过增加或减少电机的输入功率，可以改变电机的转速。
增加电机的输入功率可以提高电机的转速，而减少电机的输入功率则可以降低电机的转速。
无级调速原理在工业生产中得到广泛应用。
通过实现电机的无级调速，可以适应不同工艺要求下的转速变化，提高生产效率，实现能源的节约。
同时，无级调速还可以减小电机的负荷，延长电机的使用寿命，提高系统的稳定性。
总之，无级调速原理通过改变电机的输入功率，包括改变电源的电压、频率或调整电机的输入功率，来实现对电机转速的调节。
这一原理在工业生产中有着重要的应用价值，可以提高生产效率，节约能源，并延长设备的使用寿命。
电动机调速控制ppt
串级调速
通过改变转子回路的电阻 或电抗来调节转速，适用 于大中型电动机。
滑差调速
通过改变转子与定子之间 的滑差来调节转速，适用 于中小型电动机。
步进电动机调速
脉冲频率控制
通过改变输入脉冲的频率来调节 转速，实现精确控制。
步进角控制
通过改变步进角的大小来调节转 速，适用于高精度定位控制。
电流控制
通过改变驱动电流的大小来调节 转速，适用于大负载和低转速场
详细描述
通过改变电动机输入电源的频率，可以改变电动机的同步转 速，从而实现调速。变频调速具有调速范围广、调速精度高 、动态响应快等优点，是现代电力传动中最重要的调速方式 之一。
串级调速
总结词
通过在电动机转子回路中串入可调节的附加电动势，改变转子回路的电阻，实现 调速。
详细描述
在电动机转子回路中串入可调节的附加电动势或电阻，可以改变转子电流和转矩 ，从而实现调速。串级调速能够实现有级或无级调速，但设备复杂，成本较高。
06
电动机调速的未来发展
数字化控制技术的发展
数字化控制技术
随着微处理器和数字信号处理器的广泛应用，电动机的调速控制越来越依赖于数字化技术。数字化控 制技术具有高精度、高可靠性、易于实现复杂控制算法等优点，为电动机调速控制带来了新的发展机 遇。
智能控制算法
数字化控制技术的发展为智能控制算法的应用提供了可能。例如，模糊控制、神经网络控制、预测控 制等算法在电动机调速控制中得到了广泛应用，这些算法能够提高电动机的动态响应性能和稳态精度 。
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03
电动机调速方法
变压调速
总结词
通过改变电动机输入电压来调节其转速，实现调速。
无级调速的概念
无级调速的概念无级调速（Variable Frequency Drive, VFD），也被称为变频器或变频调速器，是一种电力电子设备。
它可以通过调整电动机的运行频率和电压来调节其转速，从而实现无级调速的目的。
在各种应用中，无级调速技术都是一种非常重要的技术。
1. 无级调速的原理和优点基本上，无级调速技术是一种通过改变电动机的电源电压和频率来改变电动机的转速。
实际上，电源频率的改变会导致电动机转速也跟着改变，因为电动机的转速取决于所供电源的频率。
无级调速技术通过改变电动机的电源电压和频率，从而改变电动机的转速。
这种电子调速技术的最大优点在于可以精确地控制电动机的转速，并且可以在整个应用范围内达到非常高的效率。
此外，无级调速技术还可以实现较少的噪音和振动以及大大减少设备的损坏。
2. 无级调速的应用目前，无级调速技术应用非常广泛。
其中一些应用包括空调、风机、机械等。
在空调和风机应用中，无级调速技术可以实现较少的噪音和振动，使得空气循环系统更加安静和舒适，并减少设备维护。
在机械应用中，变频器也可以使机器更加高效，因为它可以调整机器运行的速度和力量。
另外，无级调速技术还被广泛应用于食品加工、印刷等领域。
在这些应用中，无级调速技术可以提供更加精确的控制和更加高效的生产。
此外，无级调速技术也可以在节能方面发挥更大的作用，减少能源的浪费，降低空气和水的污染程度。
3. 无级调速的类型目前，无级调速技术的类型有四种：第一种类型是恒频控制，即定频电源直接供应电动机，并维持恒定的频率和电压。
这是最常见的一种类型。
第二种类型是变频控制，即使用变频器来改变电动机的运行频率和电压。
这种方式可以实现更加精确的控制。
第三种类型是多级控制，即需要多个变频器来控制电动机的转速。
这种技术可以在高转速和高功率应用中实现精确的控制。
最后一种类型是磁共振控制，这种技术尚处于开发阶段，但它可以实现可能更加精确的速度控制，并能够提高电动机的效率。
三相电机七种调速方式
三相电机七种调速方式一、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。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70－90的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
变频器的PLC 控制
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任务二 六层电梯PLC控制
一、PLC高速计数器指令 电梯平层的判断是通过检测曳引电动机速度、位移的光电编码器输出的
高速脉冲信号数目进行的。而普通计数器受CPU扫描速度的影响，在每 个扫描周期中，对计数脉冲只能进行一次累加，对于脉冲信号的频率比 PLC的扫描频率高时，如果仍采用普通计数器进行累加，必然会丢失输 入脉冲信号。在PLC中，对比扫描频率高的输入信号的计数可使用高速 计数器指令来实现。 S7 - 200自带了高速输入和高速输出脉冲功能，CPU型号不同，所带高 速计数器数量也不同，如表5一25所示。
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任务一 MM420变频器的使用
用BOP可以修改和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，选择的参 数号和设定的参数值在五位数字的LC D上显示。更改参数数值的步骤: 查找所选定的参数号—进入参数值访问级;修改参数值—确认并存储修改 好的参数值。例:假设参数P1000设定值2,需要把设定改变为1}〕改变的 步骤如表5一3所示〕
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任务一 MM420变频器的使用
2)西门子变频器MM420控制电路接线端子 (1)图5 -7所示为变频器控制电路接线端子图。 (2)控制电路接线端子功能，见表5一1. ( 3) MM420变频器系统框图，如图5一8所示。 2.变频器操作面板 MM420变频器操作面板有状态显示面板SDP、高级操作面板AOP和基
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任务二 六层电梯PLC控制
1.高速计数器指令格式 高速计数器的指令包括定义高速计数器指令HDEF和执行高速计数指令
HSC，如表5一26所示。 1)定义高速计数器指令HDEF 功能:定义高速计数器的工作模式。 2)执行高速计数指令HSC 功能:通过与高速计数器相关的特殊继电器确定控制方式和工作状态，使
电动机无极调速的方法及原理
电动机无极调速的方法及原理电动机无级调速是指电动机能够在一定的转矩输出范围内实现连续调速，不需要通过切换传动装置或者变速机构来实现调速。
无级调速方法多样，下面将介绍几种常见的无级调速方法以及其原理。
1.电压调制法电压调制法是通过改变电动机供电电压的大小和频率来调整电机的转速。
这种方法常用于交流异步电机调速。
原理是通过改变供电的电压和频率，来改变电动机转矩-转速特性曲线的斜率，从而实现无级调速。
具体的调速方式有调制幅值比、调制波形以及调制脉宽等。
2.频率变换法频率变换法也是一种常见的交流异步电机调速方法。
该方法通过实现电压和频率的变换来改变电机的转速。
原理是利用变频器将电源的交流电转换为可变频率、可变电压的交流电，从而调整电机的转速。
通过改变供电频率，可以改变电机转速，从而实现无级调速。
变频器的基本结构由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
3.极数变换法极数变换法是通过改变电机的极对数来实现调速。
当电动机的极对数改变时，电机的转子磁场变化情况也会发生变化，从而影响电机的转动性能。
通过改变极对数，可以改变电机转速，实现无级调速。
该方法常用于直流电机调速。
4.直流切换法直流切换法是一种将半导体开关器件辅助应用于调整转矩输出的方法。
原理是通过改变电动机的极性来调整电机的转速。
该方法常用于永磁同步电机调速。
通过轮流切换电动机的北极和南极，可以改变电机的转速，实现无级调速。
以上是几种常见的电动机无级调速方法及其原理。
通过改变电机的供电电压、频率、极数和极性等参数，可以实现电机的无级调速。
在实际应用中，可以根据具体的调速要求选择适合的调速方法。
三相异步电机的调速
一.基频以下变频调速 A),保持 为常数
上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
一.基频以下变频调速 B),保持 为常数 为防止磁路的饱和，当降低定子电源频率时，保持 为常数，使气 隙每极磁通 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动 机的电磁转矩为 上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
当某一瞬间电势的极性 与 或同相时，有转子回路电流为
反相
式中“–”号表示 与 反相，“+”号表示 与 同相。异步电动机的电磁 转矩为
当电动机定子电压及负载转矩都保持不变时，转子电流可看成常数；同时考虑到电 动机正常运行时s很小，sx2《 r2 忽略sx2 则： 在负载转矩 一定的条件下，若 转子串入 与 反相，则
变频调速原理及其机械特性
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 ，可以改变同步 转速n 1 ，从而改变转速。如果频率 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 如果降低频率 ，且保持定子电源电压 不变，则气隙每 极磁通 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 时，必须同时降低电源电压 ，以达到控 制磁通 的目的。对此，需要考虑基频（额定频率）以下的调 速和基频以上调速两种情况
三相异步电动机的调速
根据三相异步电动机的转速公式为
通过上式可知，改变交流电机转速的方 法有三种 1．变转差率调速：改变s实现调速； 2．变极调速：改变p来实现调速 3．变频调速：改变f1实现调速
三相异步电动机的调速
改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子 电压调速，采用电磁转差（或滑差）离合器调速，转子回路串电 阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后 者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平 滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节 过程中转子绕组均产生大量的钢损耗（ ）(又称转差功 率)，使转子发热，系统效率降低；主要存在调速范围窄、效率低， 对电网污染较大，不能满足交流调速应用的广泛需求； 改变电机的极数的调速，无法实现连续调速，并且接线麻烦， 应用的场合少；但价格便宜； 改变频率进行调速是最理想的，但这个梦想经历了百年之久， 直至20世纪70年代，大功率晶体管（GTR）的开发成功，才实现 变频调速，随着电子技术和计算机技术的日益发展变频调速技术 日益成熟，应用得越来越广泛了
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。
三速电动机与控制线路
汇报人：XX 2024-01-23
目 录
• 三速电动机概述 • 控制线路基本概念 • 三速电动机控制线路分析 • 三速电动机调速方法及实现 • 三速电动机控制线路设计与应用 • 三速电动机与控制线路发展趋势及挑战
01
三速电动机概述
定义与原理
定义
三速电动机是一种能够实现在不 同速度下运行的电动机，通常具 有三种不同的速度档位。
• 在安装和调试过程中，要严格按照相关规 范进行操作，确保系统的稳定性和可靠性 。
注意事项与故障处理
电动机无法启动
检查电源、控制器、保护电路等是否正常工作，排除故障后重新启 动。
电动机转速异常
检查控制信号、电动机本身以及负载情况，调整相应参数或进行维 修处理。
系统过热
检查散热条件、负载情况以及控制器设置等，采取相应措施降低系统 温度。
选用合适的控制器
根据控制线路的需求，选择合适的控制器 ，如PLC、变频器等。
设计控制线路
根据电动机类型和控制需求，设计相应的 控制线路，包括主电路、控制电路、保护 电路等。
典型应用案例分析
1 2 3
案例一
风机调速系统。通过三速电动机控制线路实现风 机的无级调速，满足不同风量需求。
案例二
水泵调速系统。利用三速电动机控制线路实现水 泵的恒压供水，提高供水系统的稳定性和节能效 果。
、停止和调速等操作。
保护电路
03
包括过载保护、短路保护等，确保电动机在高速运转过程中的
安全。
中速控制线路
电源电路
为电动机提供中速运转所需的适中电压或电流。
控制电路
通过控制开关或变频器等元件，实现对电动机中速运转的启动、 停止和调速等操作。
三相异步电动机简述及起动方式调速方法
三相异步电动机简述及起动方式调速方法概述：自从1887年发明了三相异步电机后，三相异步电动机在全世界得到广泛的应用。
三相异步电机结构简单，无需电刷和换向器，可长期高速运行，只需对轴承进行维护。
相对其他类型电动机而言故障率较低。
我厂500多台电动机基本均为三相异步电动机。
工作原理简述：在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120电角度的三相绕组，分别通入三相交流电，则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，故称旋转磁场。
转速的大小由电动机极数和电源频率而定。
转子在磁场中相对定子有相对运动，切割磁杨，形成感应电动势。
转子铜条（铝条）是短路的，有感应电流产生而产磁场。
在磁场中受到力的作用。
转子就会旋转起来。
电机转动要有三个条件：第一要有旋转磁场，第二转子转动方向与旋转磁场方向相同，第三转子转速必须小于同步转速，否则导体不会切割磁场，无感应电流产生，电机就速度减慢产生转速差，所以只要有旋转磁场存在，转子总是落后同步转速在转动。
起动方式：三相异步电机起动方式有：1、直接起动,电机直接接额定电压起动。
2、降压起动: (1)定子串电抗降压起动; (2)星形三角形启动器起动; (3)软起动器起动; (4)用自耦变压器起动。
（5）转子绕线式电机采用转子绕组接电阻分段起动（或碱液水电阻起动），转子绕组接频敏变阻器起动两种方式。
3、变频起动及分段变频起动。
直接起动:直接起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为全压起动。
全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。
为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。
所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。
有人误认为降压起动比全压起动好，将负荷较重的电机也采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，应当引起重视。
交流与直流电机 调速方法 分类 原理 优缺点
交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用2010-02-24 17:46三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。
浅谈绕线式三相异步电动机的调速控制
模糊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制
要点一
总结词
模糊控制是一种基于模糊逻辑和模糊集合论的控制策略， 通过将专家的经验转化为模糊规则，实现对复杂系统的有 效控制。
要点二
详细描述
模糊控制的核心是模糊逻辑和模糊集合论，它将输入的精 确值转换为模糊集合中的隶属度函数，并根据专家经验制 定模糊规则进行推理，最后将模糊输出值转换为精确值。 在绕线式三相异步电动机的调速控制中，模糊控制器可以 根据电机转速、电流等参数，通过模糊逻辑和模糊规则的 推理，实现对电机速度的智能控制。
浅谈绕线式三相异步电动机的调速 控制
目 录
• 绕线式三相异步电动机的概述 • 绕线式三相异步电动机的调速方法 • 绕线式三相异步电动机的调速控制策略 • 绕线式三相异步电动机的调速控制系统的实现 • 绕线式三相异步电动机的调速控制的发展趋势
与展望
01 绕线式三相异步电动机的 概述
绕线式三相异步电动机的定义与特点
家用电器如洗衣机、空调等也常 常采用绕线式三相异步电动机作
为动力源。
02 绕线式三相异步电动机的 调速方法
变极调速
总结词
通过改变电动机的极对数实现调速。
详细描述
变极调速是通过改变电动机的磁极对数来实现调速的。在绕线式三相异步电动机中，改变定子绕组的接线方式可 以改变极对数，从而改变电动机的同步转速。这种调速方法简单、可靠，但调速范围有限，且在变极过程中存在 转矩突变，影响机械特性的稳定性。
04 绕线式三相异步电动机的 调速控制系统的实现
硬件实现
控制器选择
选择合适的控制器是实现调速控制的 关键，常用的控制器包括PLC、单片 机、DSP等，根据实际需求选择合适 的控制器。
传感器配置
《变频技术》期末测试题
第1页，共2页一、填空题：（共35分）1.变频器是一种利用电力半导体器件的 作用，将工频交流电源变换成 、 连续可调的适合交流电动机调速的调速装置。
2.笼型异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子 和频率，采用所谓的 调速控制。
3.U/F 恒定控制是在改变电动机电源 的同时改变电动机电源的 ，使电动机 保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率、功率因数不下降。
4.变频器主要由主电路和控制电路组成，而主电路由 、中间直流环节 和 三部分组成。
5.当定子绕组接通三相交流电源后，在定子空间产生 ，其转向由电源的决定。
6.变频器配线完毕后，要再次检查接线是否正确，有无漏接现象，端子和导线间是否 或接地。
7.变频器控制电路的控制方式有 控制和 控制。
8.变频器在接线时，输入电源必须接到 上，输出电源必须接到端子的 上，若接错，会损坏变频器。
9.三菱FR —A740型变频器的操作单元有两种：一种是 （型号为FR-DU07）；另一种是 （型号为FR-PU04-CH ）。
10.PID 控制也称比例、积分、微分控制，属于 控制。
11.变频器输出频率从 下降至 所需要的时间，称为减速时间。
12.变频器的减速方式主要有 减速方式和 减速方式。
13.常用的变频器的制动方式有 制动、 制动和 制动。
14.电子过电流保护功能主要是保护 。
15.在变频器运行后，如改变接线操作，必须在电源切断 min 以后，用万用表检查电压后再进行。
二、选择题：（共20分）1、 2、 3、 4、 5、6、7、8、9、10、1.三菱FR-A740-3.7K 变频器的额定容量为 ()。
A ．740 B.74 C.3.7 D.402.变频器采用U/F 恒定控制方式时，实现变频变压的方法中应用最广泛的是 ()。
A.PAMB.PWMC.SPWMD.SVPWM3.变频调速过程中，为了保持磁通恒定，必须保持（ ）。
A.输出电压U 不变 B.频率f 不变 C.U/F 不变 D.U ·f 不变4.下列选项中，不属于变频器按工作原理分类的是（ ）。
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。
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三相交流电动机的调速方法及无级调速的实现第一章引言随着电力电子学、微电子技术、计算机技术以及电机理论和自动控制理论的发展，影响三相交流电动机发展的问题逐渐得到了解决，目前三相异步交流电动机的调速性能已达到直流调速的水平。
在不久的将来交流调速必将取代直流调速。
在实际生产过程中，根据加工工艺的要求，生产机械传动机构的运行速度需要进行调节。
这种负载不变，人为调节转速的过程称为调速。
通常有机械调速和电气调速两种方法，通过改变传动机构转速比的调速方法称为机械调速；通过改变电动机参数而改变系统运行转速的调速方法称为电气调速。
不同的生产机械，对调速的目的和具体要求各不相同，对于鼓风机和泵类负载，通过调节转速来调节流量，这与通过调节阀门调节的方法相比，节能效果更加显著。
调速控制是交流电动机的重要控制内容，实际应用中的交流调速方法有多种，常见的有变极调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁调速、异步电动机调速、变频调速等。
目前广泛使用的调速方法仍然是传统的改变极对数和改变转子电阻的有级调速控制系统，近年来，随着电力电子、计算机控制以及矢量控制等技术的进步，变频调速技术发展迅速，已应用于很多生产领域，这是将来调速发展的方向。
第二章三相异步电动机的简介2.1三相异步电动机的基本原理静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。
转子电流在旋转磁场中受到磁场力F的作用，F的方向用左手定则判定。
电磁力在转轴上形成电磁转矩。
电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。
如图2—1所示图2—1电动机的运行原理电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速n1，因而称为异步电动机。
又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以也称为感应电动机。
转子电动势和转子电流定子绕组通入电流后，产生旋转磁场，与转子绕组间产生相对运动，由于转子电路是闭合的，产生转子电流。
根据左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。
电磁转距和转子旋转方向电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个电磁转距T，电磁转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。
转子转速和转差率：转子转速n与旋转磁场的转速n1的方向一致，但不能相等（应保持一定的转差）。
n1又称为同步转速。
异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为转差率，用s表示，即：（2.1）转差率是异步电动机的一个重要参数。
异步电动机在额定负载下运行时的转差率约1%—9%。
异步电动机带负载运行：轴上加机械负载，轴阻力↑，转速↓，转子与旋转磁场相对切割速度↑，转子感应电流↑，输入电流↑。
电动机的极对数：极数和转速在生产中，有时要求异步电动机在不改变负载的情况下转速能够调节，称为异步电动机的调速。
根据转差率公式可得（2.2）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均可大到改变转速的目的。
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。
2.2调速方法一改变主磁极调速改变磁极对数调速,实际上是改变定子绕组的连接方法。
通过改变定子绕组的级对数p以改变定子旋转磁场的同步速n,从而实现异步电动机的调速。
1二 改变频率调速通过改变异步电动机输入电压的频率f 1，以改变定子旋转磁场的同步速n 1，从而实现异步电动机的调速。
根据前述概念，不难得出对于恒负载转矩调速U 1/ f 1=U 1＇/f 1＇=定值 （2.3）式中，U 1＇、f 1＇—变频后的定子电压与频率；U 1、f 1—变频前的定子电压与频率对于恒功率调速U 1/ f 1= U ＇/f ＇=定值 （2.4）三 改变转差率s 、改变电压U 调速改变转差率S 的调速只能在绕线式转子电动机中使用，在其转子电路中串入附加电阻，便可改变转差率。
当频率f 和磁极对数p 不变时，转差率s 是下列各物理量的函数：S=f(U 1,r 1,x 1,r 2＇，x 2＇) （2.5）可见，改变转差率的方法有多种。
1 改变定子端电压U 1n n m (a) T =f (s )曲线 图2—2 为T em =f(s )曲线图2-2(a)所示为不同端电压U 1下的T em =f(s)曲线。
T MAX ∝U 1最大电磁转矩T MAX 正比于定子端电压U 1，可见，发生最大电磁转矩的转差率S M 与U 1无关。
从图中可见，在相同的负载转矩下，降低升高输入端电压U 1将使电动机转速降低。
图2-2(b)由于电动机的转速与每相定子绕组所加电压的平方成正比，故降压起动将导致电动机的起动转矩大大降低，因此降压起动只适用于空载或轻载起动。
当电动机起动到接近额定转速时，为使电动机带动额定负载，必须将加到电动机定子绕组的电压恢复到额定值。
图2—3所示为定子绕组串接电阻降压起动控制线路。
电动机起动时在定子绕组串接电阻或电抗器，起动电流在电阻或电抗上产生电压降，使定子绕组上的电压低于电源电压，起动电流减小。
待电动机转速接近额定转速时，再将电阻或电抗器短接，使电动机在额定电压下进行.图2—3 为定子绕组串接电阻降压起动控制线路电动机起动过程如下。
合上电源开关QS，接下起动按钮SB2，接触器KM1、时间继电器KT线圈同时通电并自锁，此时电动机定子绕组串接电阻R进行降压起动。
当电动机转速接近额定转速时，时间继电器KT常开延时触头闭合，接触器KM2线圈通电并自锁，KM2常闭触头断开并切断KM1、KT线圈电路，使KM1、KT断电释放。
于是形成先由KM1主触头串接定子回路电阻R，再由KM2主触头短接定子电阻，电动机经KM2主触头在全压下进入正常运转。
定子绕组串接电阻降压起动方式不受电动机接线形式的限制，较为方便。
降压起动电阻一般采用由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻，电阻功率大、流通能力强。
但起动时会消耗大量的电能，所以不宜用于经常起动的电动机上，往往用电抗器代替电阻，只是电抗器价格较高，增加了设备成本。
通常高压电动机采用定子绕组串接电抗器降压起动，低于电动机串接电阻降压起动。
2 改变转子电阻r2＇在绕线型转子回路串入可调电阻r△＇。
由图知最大电磁转矩T MAX与转子回路电阻（r2＇+ r△＇）无关，可见，发生最大电阻转矩时的转差率S M正比于（r2＇+ r△＇），图2—4所示分别为不同转子回路串入电阻r△1＇r△2＇时的T em= f(s)曲线。
图2—4 为T em= f(s)曲线从图中可见，在相同的负载转矩下，增加转子回路串入电阻则时转速下降。
＇，对应的转差率为S＇。
若负载转矩不变，则T em保持常数。
由图可见，设串入电阻r△即r2＇/ s=常数，故有r2＇+ r△＇/ s＇= r2＇/ s＇s＇= （r2＇+ r△＇/ r2＇）s （2.6）例2-1 一台三相四级笼型异步电动机，50Hz、额定电压380V，额定电流20.1A，额定转矩65.6N·m,定子绕组△接法。
起动时参数：r1=1.376Ω，r2＇=1。
047Ω，χ1σ＇=1.65Ω,χ2σ＇=2.24Ω, r m=8.34Ω,χm =82.6Ω.试求：（1）额定电压下直接起动时的起动电流倍数和起动转矩倍数；（2）采用星-三角换接起动时的起动电流倍数和起动转矩倍数；（3）采用定子串电抗器降压起动，降压量与（2）相同，这时的起动电流倍数和起动转矩倍数；（4）为了使起动转矩不小于额定转矩的0.8倍，但要较少起动电流，应用自耦变压器降压起动，设自耦变压器中有73％、64％、55％三档抽头，问应选用哪档抽头，此时的起动电流倍数和起动转矩倍数是多少？解校正系数σ=1+χ1σ/χm=1+1.65/82.6=1.02（1）在额定电压下直接起动起动电流I st= U1/σ1[(r1+σ1 r2＇)2+(χ1σ+χ2σ＇)2]1/3=380/1.02[(1.375+1.02Χ1.047)2+(1.65+1.02Χ2.24)2]1/3 =80.44A额定相电流I1N=20.1/31/3=11.6A起动电流系数I st /I1N=80.44/11.6=6.93起动转矩T st=m1pU12 r2＇/2πf1[(r1+σ1 r2＇)2+(χ1σ+χ2σ＇)2+(χ1σ+χ2σ＇)2]2＇)2+(χ1σ+χ2σ＇)2]＇)2] =m1pI st2σ12 r2＇/2πf1=3x2x80.442 x 1.0221.047/2πx50=134.6 N·m起动转矩倍数T st/T N=134.6/65.6=2.05（2）采用星-三角换接开关1起动由电网供给的起动电流倍数I st＇/I1N=1/3x I st /I1N=1/3x6.93=2.31起动转矩倍数T st＇/T N=1/3x T st /I N=1/3x2.05=0.683(3)电抗器降压起动，降压量与（2）相同，即1/31/3U1N起动电流系数I st＂/I1N=1/31/3x I st /I1N=1/31/3x6.93=4.00起动转矩倍数T st＂/T N=1/（3）2/3X T st/T N=1/3X2.05=0.683（4）应用自耦变压器降压起动根据题意T st＂/T N=1/k A2 I st /I1N≥0.81/k A≥0.8/(T st/T N)1/3=0.8/2.051/3=0.625因为有较小的起动电流，自耦变压器应选用64％的抽头，此时自耦变压器变比k A=1/0.64有电网供给的起动电流系数I st＂/I1N =1/k A2 I st /I1N=（0.64）2x6.93=2.84起动转矩倍数T st＂/T N=1/k A2 T st/T N=（0.64）2 x2.05=0.840将上述计算结果列表比较如表2-1所示由以上可见，笼型异步电动机直接起动时，起动转矩大，缺点是起动电流亦很大，被广泛应用于电网足够大的场合；当电网容量不够大而需要限制起动电流时，在本题计算的三种降压方法中，定子串电抗器降压时，起动转矩比起动电流下降更多，故该方法最差，仅能用于空载或很轻负载的一些起动场合；星-三角换接起动和自耦变压器降压起动，起动转矩倍数的下降均与起动电流倍数的下降成正比例，只有前者降压比固定为31/3：1，设备简单，只能用于空载或轻载西起动的场合；后者设备比较贵，但能灵活地选用不同的降压倍数，适应不同的需要。