《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交流电动机调速及变频原理
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：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: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。
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。
第六章 交流调速系统
交流电机的同步转速表达式为：
n1
＝
60 f1 p
异步电动机的转速表达式为：
n1＝
60 f1 p
(1
s)
因此，异步电动机的调速方法有改变电动机
定子供电频率，改变转差率及改变极对数等三种。
其中改变转差率又可通过调定子电压、转子电阻、
转差电压及定、转子频率差等方法实现。同步电
动机的调速可用改变供电频率从而改变同步转速
Sm
R2
R12 12 (Ll1 Ll2 )2
Tm
21[R1
3 pU12
R12 12 (Ll1 L'l 2 ) 2 ]
华南理工大学
上式表明，当转速或转差率一定时，电磁转
矩与电压平方成正比。对应不同的定子电压，可 得到一组机械特性曲线，如图6—3 所示，图中
U1N表示定子额定电压。
右图分析： 带恒转矩负载时，普 通笼型异步电动机调 压时的稳定工作点为 A—B—C，转差率在 0—Sm范围内变化，调 速范围很小。如带风 机类负载运行，工作 点为D、E、F，调速范 围稍大些。
电路（e）只用三个晶闸管，它们位于三相绕 组后面可减少电网浪涌电压对它的冲击，即使 三相绕组发生相间短路也不致损坏晶闸管，它 的移相范围为2100。此电路要求定子绕组中性 点能拆开，且只能接成Y形。电路上有偶次谐 波，对电机不利。
华南理工大学
优胜电路：
综上所述，电路（b）、(e)性能 较好，在交流调压调速系统中多采 用这两个方案。
华南理工大学
6.2.2 异步电动机 在调压时的机械特性
根据电机学原理，异步电动机稳态时的简化 等值电络图如图6—2所示。
I1
R1
Ll1
《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。
变频技术与交流电动机调速
第六章交流电动机调速与变频技术本章要求重点掌握各种类型的交流调速系统的基本原理，熟悉系统的基本组成、文流电动机调速的特性、特点以及适用场合。
交流调速系统可分为异步电动机调速系统和同步电动机调速系统。
三相异步电动机是使用最广泛的一类电动机，其控制技术也是整个机电传动控制技术中一个最活跃的分支，内容十分广泛。
由异步电动机工作原理可知，从定子传入转子的电磁功率P e可分为两部分：一部分是电动机轴上的功率P m＝(1-S) P e；另一部分是转差功率P s＝S P e，与转差率S成正比。
转差功率如何处理，是消耗掉还是回馈给电网，均可衡量异步电动机调速系统的效率高低。
因此按转差功率处理方式的不同可以把现代异步电动机调速系统分为以下三类：〔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。
晶闸管调压调速属于这一类。
在异步电动机调速系统中，这类系统的效率最低，它以增加转差功率的消耗为代价来换取转速的降低。
但是，由于这类系统结构最简单，所以在要求不高的小容量场合还有一些应用。
〔2〕转差功率回馈型调速系统。
转差功率一小部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈给电网，转速越低，回馈的功率越多。
绕线式异步电动机串极调速和双馈调速属于这一类。
显然这类调速系统效率较高。
〔3〕转差功率不变型调速系统。
转差功率中转子铜耗部分的消耗是不可防止的，但在这类系统中，无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，因此效率很高。
变频调速属于此类。
由同步电动机转速公式p fn 600=。
可知，同步电动机唯一依靠变频调速。
由于nn=，故没有转差功率，其变频调速自然也属于转差功率不变型的调速系统。
随着异步电动机变频调速的发展，同步电动机的变频调速也已日趋成熟。
根据频率控制方式的不同，同步电动机调速系统可分为两类，即他控式变频调速系统和自控式变频调速系统。
前者和异步电动机的变频原理相同，后者主要是永磁同步电动机调速系统。
长期以来，在电动机调速领域中，直流调速方案一直占主要地位。
交流电机变频调速原理及应用
变频时, 输出电压也要配合改变，因此，变频调速系统常更 0
I mN
全面地被称为变压变频（VVVF）调速系统。
1
s
s
r2
H Im
2．基频以下调速时的电压控制方式
异步电动机在变频调速时，主导变量是频率 f1
常用的电压配合控制方式有如下三种：
（1）恒压频比控制 U1 f1C
20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。
20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。
20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运
2 异步电动机调压调速系统（交调系统）
2.1 异步电动机调压时的开环机械特性
异步电动机的固有机械特性方程
S 恒转矩负载
0
风机泵类负载 Tl 2
Sm 0.5U1N
A
B 0.707U1N
1
Tl1
1.0U1N
T
Tm
低转差率电动机调压调速时的 开环机械特性
T
3pU12R2/s
1R1R2/s2x1x22
T U2 ，为减小损耗，电动机在额
无刷直流电动机 开关磁阻电动机 直流无换向器电动机 交流无换向器电动机
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
交流调速系统的分类
电动机类别
调速原理
交流电动机调速原理及调节特性
进入该模式后，按SET键后数码管显示“eep_”，这时按住键约3秒出现“------”， 数码管显示finish显示写入完毕。
机械工程实验教学中心
机械工程实验教学中心
实验原理
自动增益调整模式(缺省AT_nol，低刚性)：用来进行自动增益调整。
实验原理
伺服电动机控制方式有多种，主要有位置控制、速度控制、转 矩控制及复合控制等方式。它们的主要区别在于控制信号是—个什 么指令。位置控制时，控制信号是一个位置指令；速度控制时，控 制信号足一个速度指令；转矩控制时，控制信号是一个转矩指令。 复合控制用于一些特殊场合，或者先做位置，后做速度控制；或者 先做速度，后做转矩控制。由于控制方式不同，控制信号及驱动器 参数设置，外部接线都不一样。位置控制信号大都是脉冲加方向信 号，而速度和转矩指令大都是模拟电压信号。在EM400教学设备中， 驱动器做速度控制，即控制器PMAC发出的是模拟电压信号，其幅 值即速度的大小。其位置环闭合在PMAC卡上。
进入该模式后，按∧、∨选择机械刚性，然后按SET键，进入监视器／ 执行模式，数码管显示“atu —”，按住∧键3秒，数码管显示start，电 动机开始运转，在大约15秒的时间内，电动机重复5个周期(不一定都是 5个周期)，包括两转反时钟和两转顺时钟。运行结束数码管将显示finish， 如果觉得调整的效果不错，可以进入参数写入模式，将参数保存。
PULS1、PULS2、SIGN1、SIGN2：用于控制信号输入（脉冲及方向信号），本端子用 于位置控制时的信号输入（脚3、4、5、6）；
SPR/TRQR、GND：用于控制信号输入，本端子用于速度控制或转矩控制时的信号输入。 速度控制时SPR/TRQR是速度指令输入端，转矩控制时端子是转矩输入端（脚14、 15）；回来的脉冲信号同步的发送给其它的控制系统，EM400也采用了这种接法，将 反馈的脉冲同时送到驱动器和PMAC控制卡中（脚21、22、48、49、23、24）。
交流变频调速基本原理
交流变频调速基本原理交流变频调速是一种常见的电机调速技术，通过调整电机的供电频率来控制电机的转速。
它广泛应用于工业生产中的各种设备，如风机、水泵、压缩机等。
一、交流变频调速的原理交流变频调速的基本原理是将交流电源的频率转换为可调的频率，从而改变电机的转速。
其主要由以下几个部分组成：1. 电源模块：交流电源模块负责将输入的交流电源转换为直流电源，并通过逆变器将直流电源转换为可调的交流电源。
2. 逆变器：逆变器是交流变频调速系统的核心部分，它通过控制开关管的导通和断开，将直流电源转换为可调的交流电源。
逆变器的输出频率可以通过调整开关管的导通时间来实现。
3. 控制模块：控制模块是交流变频调速系统的控制中心，它通过接收用户的输入信号和反馈信号，计算出逆变器的输出频率，并控制逆变器的开关管导通和断开，从而实现对电机转速的调节。
二、交流变频调速的优势交流变频调速相比传统的调速方式具有以下几个优势：1. 节能：交流变频调速可以根据实际负载情况调整电机的转速，避免了传统调速方式中电机运行在额定转速下的能耗浪费。
2. 精确控制：交流变频调速可以实现对电机转速的精确控制，可以根据实际需求调整转速，提高生产效率和产品质量。
3. 起动平稳：交流变频调速可以通过逐渐增加电机的供电频率，实现电机的平稳起动，避免了传统调速方式中电机起动时的冲击和振动。
4. 调速范围广：交流变频调速可以实现电机的宽范围调速，适用于各种负载情况下的工作需求。
三、交流变频调速的应用交流变频调速广泛应用于各个行业的设备中，主要包括以下几个方面：1. 风机调速：交流变频调速可以根据实际风量需求调整风机的转速，实现节能和精确控制。
2. 水泵调速：交流变频调速可以根据实际水量需求调整水泵的转速，实现节能和精确控制。
3. 压缩机调速：交流变频调速可以根据实际气体需求调整压缩机的转速，实现节能和精确控制。
4. 输送机调速：交流变频调速可以根据实际物料需求调整输送机的转速，实现精确控制和生产线的协调运行。
交流电机变频调速及其应用异步电动机变压变频调速理论基础课件
变压变频调速的原理
变压变频调速是通过改变电动机输入 电源的电压和频率，从而改变电动机 的转速。
VS
在异步电动机中，转矩与磁通和电流 成正比，而转速与磁通和电源频率成 正比。通过改变电源频率，可以改变 电动机的同步转速；通过改变电压， 可以改变电动机的输出转矩。因此， 通过同时改变电源频率和电压，可以 实现异步电动机的平滑调速。
变频器的种类繁多，按控制方式可分为V/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制 等。在实际应用中，应根据异步电动机的性能和调速要求选择合适的变频器。
03
交流电机变频调速的应 用
工业自动化领域的应用
自动化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产线
交流电机变频调速技术用于自动 化生产线，实现生产线的速度控 制和精确位置控制，提高生产效 率和产品质量。
变压变频调速的实现方法
变压变频调速的实现需要使用变频器。变频器是一种将固定频率的交流电转换为可变频率和 可变电压的交流电的电力电子装置。
变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制器等部分组成。整流器将输入的交流电转换为 直流电，滤波器将直流电中的交流成分滤除，逆变器将直流电转换为可变频率和可变电压的 交流电，控制器则根据需要调节逆变器的输出。
工业机器人
在工业机器人中，交流电机变频 调速技术用于关节驱动，实现机 器人的灵活运动和精确控制。
空调系统的应用
节能降耗
通过交流电机变频调速技术，实现对 空调系统的冷量或热量输出进行精确 控制，降低能耗和运行成本。
舒适性提升
交流电机变频调速技术能够实现空调 系统的平稳运行，减少噪音和振动， 提高室内环境的舒适性。
电梯系统的应用
平稳运行
交流电机变频调速技术能够实现电梯系统的平稳加速和减速，提高乘坐舒适性 。
第六章交流异步电动机变频调速系统PPT课件
电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻
抗压降，而认为定子相电压 Us ≈ Eg，
8
则得 U s 常值
这是恒压频f1 比的控制方式。
（6-3）
但是，在低频时 Us 和 Eg 都较小，定子阻 抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。
这时，需要人为地把电压 Us 抬高一些，以便 近似地补偿定子压降。
3
第一节 变频调速的基本控制方式和机械特性 通过改变定子供电频率来改变同步转速实现
对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到 低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效 率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为， 变频调速是异步电动机的一种比较合理和理想 的调速方法 。
原理：利用电动机的同步转速随频率变化的特 性，通过改变电动机的供电频率进行调速。保
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下
图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
2. 基频以上调速
在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，
但定子电压Us 却不可能超过额定电压
9
UsN ，最多只能保持Us = UsN ，这将迫使磁通
与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升 速的情况。
Us UsN
11
Us Φm
恒转矩调速
UsN ΦmN
Us
恒功率调速
Φm
O
f1N
f1
图6-2 异步电机变压变频调速的控制特性
异步电动机的变压变频调速是进行分段控制的：
基频以下，采取恒磁恒压频比控制方式；
基频以上，采取恒压弱磁升速控制方式。
12
U Te
P
N
UN
Te
U
P
O
变电压调速
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。
交直流调速知识点总结
交直流调速知识点总结一、交直流调速概述交直流调速是指通过调节电机的电压、电流、频率等参数来实现电机的转速调节。
电机调速的目的是根据工艺需要，调节电机的转速，以满足不同的工作要求。
在工业生产中，电机调速是非常常见的一种操作，不同的场景需要不同的调速方式和调速原理。
二、交直流调速的主要原理1. 直流电机调速原理直流电机调速主要通过改变电机的电压和电流来实现。
常见的直流电机调速方法有电阻调速、串联励磁调速、分段励磁调速、变压器调速和外加电压调速等。
其中，电阻调速是通过改变电机的电阻来改变电机的转矩，从而实现调速。
而串联励磁调速是通过改变电机励磁电流的大小来改变电机的转矩和转速。
2. 交流电机调速原理交流电机调速主要通过改变电机的供电频率和电压来实现。
常见的交流电机调速方法有电压调制调速、变频调速和双频调速等。
其中，电压调制调速是通过改变电压的大小和形状来控制电机的转速，而变频调速则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。
三、交直流调速的常见控制方式1. 直流电机调速控制方式直流电机调速的常见控制方式有开环控制和闭环控制两种。
开环控制通常使用电阻、变压器、电阻箱等来实现调速；而闭环控制则是通过反馈回路来实现，常见的控制器有PID控制器和PLC控制器等。
2. 交流电机调速控制方式交流电机调速的常见控制方式有电压调制控制和变频控制两种。
其中，电压调制控制是通过调节电网电压来控制电机的转速，而变频控制则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。
四、交直流调速的应用场景1. 直流电机调速应用场景直流电机调速在工业生产中应用广泛，常见的应用场景有卷扬机、起重机、风机、泵等。
由于直流电机转速调节范围宽，转速稳定，故在需要频繁调速和精确控制转速的场景中应用较多。
2. 交流电机调速应用场景交流电机调速在工业生产中也有着广泛的应用，常见的应用场景有风机、水泵、离心机、输送机等。
由于交流电机调速系统成本低、效率高，故在需要大功率和长时间连续运转的场景中应用广泛。
变频调速的原理
变频调速的原理
交流电动机在不同的旋转磁场和负载下，其转速是不相同的，所以为了使电动机的转速能连续调谐，必须对其控制。
通过改变电源的频率来改变电动机转速的调速方法叫变频调速。
其工作原理是：当改变电源频率时，电动机的转矩与电流之间成正比，而电流与电源频率之比成反比。
即改变电源频率，则电动机的转矩增大或减小；反之，则增大或减小。
这样可使电动机在高速时具有很高的转矩输出，在低速时具有很大的转矩输出。
变频器可分为直流调速、交流调速和交-直-交变频三类。
直流调速是通过改变直流电源的电压来控制电动机转速的。
交流调速是用三相交流电源通过三相异步电动机定子绕组，通过三相异步电动机转子绕组产生旋转磁场来带动负载的。
它主要有交流变频器和直流调速系统两种。
交流变频器按其控制原理可分为有级和无级两种。
有级变频控制是根据电机的特性来确定其运行范围的一种控制方式，其基本思想是在额定电压下将交流电变为直流电，然后再对直流电进行变压、降压使电机工作在额定状态。
—— 1 —1 —。
交流电机变频调速原理与应用
交流电机变频调速原理与应用一、交流电机变频调速原理交流电机通常采用变频调速技术实现调速功能。
交流电机变频调速是通过改变交流电的频率和电压来调节电机的转速的方法。
具体原理如下：1.基本原理交流电机的转速与输入电压的频率成正比，与输入电压的幅值成反比，即转速∝频率/电压。
通过控制交流电的频率和电压，可以改变交流电机的转速。
2.变频器变频器是实现交流电机变频调速的关键设备。
它将输入的固定频率和电压的交流电转换为可调节频率和电压的交流电。
变频器主要包括整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成部分。
3.控制策略交流电机的转速控制主要包括开环控制和闭环控制两种策略。
开环控制是指根据负载的需求设定输出频率和电压，然后通过变频器将相应的频率和电压输出给电机，控制其转速。
闭环控制是在开环控制基础上加入转速反馈信号，通过与设定值进行比较，通过调节输出频率和电压来实现转速的闭环控制。
4.变频器的工作原理变频器主要由整流器、逆变器和控制电路组成。
整流器将输入的交流电转换为直流电，再通过滤波器进行滤波，消除电压的脉动。
逆变器将直流电转换为可调节频率和电压的交流电，然后通过控制电路将其输出给电机。
控制电路根据负载的需求，通过调节整流器的初始参考频率和电压，控制逆变器输出的频率和电压，从而控制电机的转速。
二、交流电机变频调速应用1.机械制造在机械制造领域中，交流电机变频调速主要用于通风设备、水泵、压缩机等机械设备的变速调节，实现节能和控制精度的要求。
2.电力工业在电力工业中，交流电机变频调速可用于煤矿输送机、调节阀、风力发电机等设备的控制，提高设备的运行效率和安全性。
3.建筑行业在建筑行业中，交流电机变频调速可用于电梯、升降机、风机等设备的调速控制，提高设备的安全性和舒适性。
4.汽车制造在汽车制造领域中，交流电机变频调速广泛应用于汽车空调、冷却风扇、座椅调节器等设备的调速控制，提高汽车的舒适性和能源利用率。
总结：交流电机变频调速通过改变交流电的频率和电压，实现对电机转速的调节。
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
2021/4/23
交流电动机调速系统 6.1.1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。 电动机的同步转速取决于磁场的极对数
n01
60 f1 p
( 转/分)
磁极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
2021/4/23
交流电动机调速系统
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。
交流电动机调速系统
N0
NN Sm
理想空载点
额定运行点 最大转矩点
四个关键点
D: 理想空载点（同步点）
N=N0，S=0，T=0
C: 额定运行点
N=NN，S=SN，T=TN
B: 最大转矩点 (拐点）
TN
Tm
S Sm,T Tm
起动点
临界转差率 最大转矩
A: 起动点 n 0, S 1,T TQ
2021/4/23
2021/4/23
交流电动机调速系统
变极调速只用于笼型电动机。
这种方法的缺点是十分明 显的:一台电动机最多只能安 置两套绕组，每套绕组最多 只能有两种接法。所以最多 只能得到4种转速，与所要求 的无级调速相去甚远。
2021/4/23
交流电动机调速系统
6.1.2 变转差率调速
1.改变定子电压调速 异步电动机的机械特性方程式:
- 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)。
（2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消 耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予 以利用。
特点：效率高。串级调速属该类系统。
（3）转差功率不变型调速系统——调速过程中，转差功率 基本不变。
2020/7/9
交流电动机调速系统
异步电动机的调速方式：
变频 (他控式、自控式） 调压
n(1S)n16p0f1(1S)
串电阻
耗能型
电磁转差离合器
串级 设备费用高
变极 有级调速
2020/7/9
交流电动机调速系统
科学分类方法（根据对转差功率的处理方法）分为三类： （1）转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转化成热能 而被消耗掉。
通过改变晶闸管的导 通角来改变输出交流 电压的大小。
0
2
t
图 5-4 晶 闸 管 相 位 控 制 下 的负载电压波形
晶闸管相位控制下的负载电压波形
2020/7/9
交流电动机调Biblioteka 系统晶闸管三相交流调压电路如图所示。这种电路接法的特点 是负载输出谐波分量低，适用于低电压大电流的场合。
2020/7/9
nS
U1'' U1' UN
nn10
Sm
U
'' 1
1
U
' 1
a
TZ
kn2
UN
2
3
b
矩负载）。如图1、2、3点。 2）低速时运行稳定性不好（如c点），
转子电流相应增大。为了既低速运
0.5UN
c
0.7UN
行稳定又不致过热，要求电动机转
子绕组有较高的电阻。
00 1 T Z
Tm T
2020/7/9
交流电动机调速系统
同步转速n0 ( f1 50 H)z
360
3000(转/分）
p2
180
1500(转/分）
p 3
120
1000(转/分）
p4
2020/7/9
90
750(转/分）
交流电动机调速系统
以4极变2极为例：
U相两个线圈，顺向串联， 定子绕组产生4极磁场。
2020/7/9
反向串联和反向并联，定子绕组 产生2极磁场。
临界转差率 最大转矩
A: 起动点 n0,S1,TTQ
起动转矩
交流电动机调速系统
调压调速的机械特性
当s一定时， T ∝ U 2 ，改变U1得到一组不同的人为特性。在带恒转矩负载TZ时，
可得到不同的稳定转速，如下图中的1、2、3点。 同步转速n0不变，临界 转差率Sm不变
（1）异步电动机调压调速时存在的问题 1）改变定子调压时调速范围不大（恒转
2020/7/9
交流电动机调速系统
知识拓展
获取交流电源的方法
如下左图所示。单相调压电路如右图所示。
晶闸管交流调压装置
~
~
~
LS
VVC
~ U1
V T1
V T2
R
U
TU +-
图 5-3 晶 闸 管 单 相 调 压 电 路
晶闸管单相调压电路 U
M MM
3~
3~
3~
(a)
(b)
(c)
图5-2 异步电动机调压调速原理
交流电动机调速系统
第六章 交流电动机调速及变频原理
2020/7/9
交流电动机调速系统
6.1 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：
nn1(1s)60pf1(1s) 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 f调1 速。 （3）改变转差率 s调速。
2020/7/9
Te1[R (1R 2 '3 /p s)21 U 2 R 2 ' /1 2s(Ll1L 'l2)2]
其中：p为电机极对数； U1为相电压有效值
电机参数一定，当S ，f1 不变时，T仅与 U1有关。
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
2020/7/9
交流电动机调速系统
变极时，调换相序，以 保证变极调速以后，电
另一种是从三角形改成双星形，写动作机△转动/Y方Y向，不如变图。6-4
所示，这两种接法可使电动机极对数减少一半。
∆-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即nYY 2n，容许输出功率近似不
变，所以这种变极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负载。
VT1
U
R
VT4
VT3
R
V
VT6
VT5
R
W
VT2
图5-6 三相全波星形联结的调压电路
交流电动机调速系统
（3）采用转速负反馈闭环调速系统（既保证低速时机械特性 硬度，又保证一定负载能力）。
特点：效率最高。变极调速、变频调速系统属于此类。
2020/7/9
交流电动机调速系统 6.1.1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。 电动机的同步转速取决于磁场的极对数
n01
60f1 p
( 转/分)
磁极对数
p 1
每个电流周期 磁场转过的空间角度
（2）解决问题的措施 使用高转子电阻的电机。高转子电阻电机的机械特性
如图所示。
Sn 0 n0
A B
C
U 1N
0 .7U 1N 0 .5U 1N
可见：恒转矩负载下， 调速范围变大，转子电 流减小。
1
0
TL
Te
图 5-7 高 转 子 电 阻 异 步 电 动 机 在不同电压下的机械特性
高转子电阻异步电动机在不同电压下的机械特性
交流电动机调速系统
理想空载点
S
额定运行点
C nN10 D
Nn NN SSmm
0
最大转矩点
B
B
A
T 1
TN
N
TQ
TTm
T
m
m
起动点
n1 2
2020/7/9
四个关键点
D: 理想空载点（同步点）
N=N0，S=0，T=0
C:n额n 定1,运S 行0点,T0
N=NN，S=SN，T=TN
B: n 最 大nN 转,S 矩点SN (,T 拐 点T ）N SSm,TTm
2020/7/9
交流电动机调速系统
变极调速只用于笼型电动机。
这种方法的缺点是十分明 显的:一台电动机最多只能安 置两套绕组，每套绕组最多 只能有两种接法。所以最多 只能得到4种转速，与所要求 的无级调速相去甚远。
2020/7/9
交流电动机调速系统
6.1.2 变转差率调速
1.改变定子电压调速 异步电动机的机械特性方程式:
交流电动机调速系统
变极时，调换相序，以 保证变极调速以后，电 动机转动方向不变。
目前，我国多极电动机定子绕组联绕方式常用的有两种：
一种是从星形改成双星形，写作Y/YY，如图6-3所示；
Y-YY后,电动机极数减少一半,转速增大一倍,即 nYY 2n，Y 容许输出功率增大 一倍，而容许输出转矩保持不变，所以这种变极调速属于恒转矩调速，它适 用于恒转矩负载。