异步电动机变压调速系统解读

合集下载

异步电动机变频调速控制系统

主电路（续）
泵升限制电路——由于二极管整流器不能为异步电机的再生制动提供反向电流的通路，所以除特殊情况外，通用变频器一般都用电阻吸收制动能量。减速制动时，异步电机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容C 充电，当中间直流回路的电压（通称泵升电压）升高到一定的限制值时，通过泵升限制电路使开关器件导通，将电机释放的动能消耗在制动电阻上。为了便于散热，制动电阻器常作为附
所谓“通用”，包含着两方面的含义：（1）可以和通用的笼型异步电机配套使用；（2）具有多种可供选择的功能，适用于各种
不同性质的负载。
下页图绘出了一种典型的数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图。
1. 系统组成
K
UR
RR00
RR11
RRbb
UI
~
M 3~
RR22
VTb
显示
单
设定
片
机
接口
件单独装在变频器机箱外边。
二极管整流电流波形具有较大的谐波分量，使电源受到污染。
为了抑制谐波电流，对于容量较大的 PWM变频器，都应在输入端设有进线电抗器，有时也可以在整流器和电容器之间串接直流电抗器。还可用来抑制电源电压不平衡对变频器的影响。
电路分析（续）
控制电路——现代PWM变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的 PWM信号，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的PWM信号。微机芯片主要采用 8位或16位的单片机，或用32位的DSP，现在已有应用RISC的产品出现。
控制电路（续）
信号设定——需要设定的控制信息主要有：U/f 特性、工作频率、频率升高时间、频率下降时间等，还可以有一系列特殊功能的设定。由于通用变频器-异步电动机系统是转速或频率开环、恒压频比控制系统，低频时，或负载的性质和大小不同时，都得靠改变 U / f 函数发生器的特性来补偿，使系统达到恒定，甚至恒定的功能（见第 6.2.2节），在通用产品中称作“电压补偿”或 “转矩补偿”。

(完整版)异步电动机变频调速系统..

《自动控制元件及线路》课程实习报告异步电动机变频调速系统1.4.1 系统原理框图及各部分简介本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。

图1.1 系统原理框图系统各组成部分简介：供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。

因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。

整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。

在本设计中采用三相不可控整流。

它可以使电网的功率因数接近1。

滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。

逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。

在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。

电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。

控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。

这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。

1.4.2 变频器主电路方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。

随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。

静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。

1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。

由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。

因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。

但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。

2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。

异步电动机调压调速系统

（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类负载运行，则工作点为D、E、F，调速范围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图普时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
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5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub

简述交流异步电动机变压调速系统的特点及应用场合

简述交流异步电动机变压调速系统的特点及应用场合交流异步电动机变压调速系统是一种常见的电动机调速控制系统，其特点和应用场合如下：特点：1. 变压调速系统采用变压器来调整电动机的输入电压，从而实现调速控制。

通过调整输入电压，可以改变电动机的转速，从而满足不同工况下的需求。

2. 交流异步电动机变压调速系统结构简单，成本低廉。

相比其他调速方法，如变频调速系统，变压调速系统的设备和维护成本较低。

3. 变压调速系统的调速响应速度较快，精度较高，可在短时间内实现从低速到高速的平稳调速。

4. 变压调速系统的稳定性较强，适用于工况变化较大的场合。

由于其调速控制是通过调整输入电压实现的，所以对负载的适应性较好。

应用场合：1. 工业生产线：交流异步电动机变压调速系统常用于工业生产线上，如输送带、搅拌设备、风机等。

由于生产线上的负载和工况经常变化，变压调速系统能够快速、稳定地满足不同负载要求。

2. 电梯系统：电梯是一个需要精确调速的系统，交流异步电动机变压调速系统可根据电梯载重情况和乘客需求来调整电梯的运行速度，提高乘坐的舒适性和安全性。

3. 污水处理系统：污水处理系统中的泵和风机需要根据进水量和水质变化来调整运行速度，以保证处理效果。

交流异步电动机变压调速系统能够根据实时需求来调整设备的转速，提高处理效率。

4. 能源系统：交流异步电动机变压调速系统可用于风力发电机组和太阳能跟踪系统中，根据天气条件和电网负荷情况来调整发电设备的转速，最大限度地利用风能和太阳能资源。

总之，交流异步电动机变压调速系统具有调速响应快、稳定性强、成本低廉等特点，广泛应用于工业生产线、电梯系统、污水处理系统和能源系统等场合。

它为各种设备和系统的调速控制提供了可靠的解决方案。

【精品】第七章异步电动机动态数学模型的调速系统

第七章异步电动机动态模型调速系统内容提要:异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得良好的调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案。

矢量控制和直接转矩控制是两种基于动态模型的高性能的交流电动机调速系统，矢量控制系统通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，然后按照直流电动机模型设计控制系统；直接转矩控制系统利用转矩偏差和定子磁链幅值偏差的符号，根据当前定子磁链矢量所在的位置，直接选取合适的定子电压矢量，实施电磁转矩和定子磁链的控制。

两种交流电动机调速系统都能实现优良的静、动态性能，各有所长，也各有不足之处。

本章第8.1节首先导出异步电动机三相动态数学模型，并讨论其非线性、强耦合、多变量性质，然后利用坐标变换加以简化，得到两相旋转坐标系和两相静止坐标系上的数学模型。

第8.2节讨论按转子磁链定向的基本原理，定子电流励磁分量和转矩分量的解耦作用，讨论矢量控制系统的多种实现方案。

第8.3节介绍无速度传感器矢量控制系统及基于磁通观测的矢量控制系统。

第8.4节讨论定子电压矢量对转矩和定子磁链的控制作用，介绍基于定子磁链控制的直接转矩控制系统。

第8.5节对上述两类高性能的异步电动机调速系统进行比较，分析了各自的优、缺点。

第8.6节介绍直接转矩控制系统的应用实例。

8.1交流异步电动机动态数学模型和坐标变换基于稳态数学模型的异步电动机调速系统虽然能够在一定范围内实现平滑调速，但对于轧钢机、数控机床、机器人、载客电梯等动态性能高的对象，就不能完全适用了。

要实现高动态性能的调速系统和伺服系统，必须依据异步电动机的动态数学模型来设计系统。

8.1.1三相异步电动机数学模型在研究异步电动机数学模型时，常作如下的假设：（1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布；（2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；（3）忽略铁心损耗；（4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真

交流异步电动机变压变频调速系统设计与仿真异步电动机变压变频调速系统是一种常见的电动机调速系统，可以实现电动机转速的精确控制和调节。

本文将介绍异步电动机变压变频调速系统的设计和仿真。

首先，异步电动机的调速原理简要介绍。

异步电动机是一种常用的交流电动机，其转速通常由额定电压和频率决定。

通过改变电动机的电压和频率，可以实现对电动机的调速。

变压变频调速系统通过调节电压和频率的大小，改变电动机的转速。

在设计异步电动机变压变频调速系统之前，首先要确定电动机的参数。

电动机的参数包括额定功率、额定电压、额定电流等，这些参数可以从电动机的标牌上获取。

另外，还需要确定变压变频器的参数，包括额定电压范围、频率范围等。

这些参数将决定整个系统的性能。

设计异步电动机变压变频调速系统的关键是选取合适的变压变频器。

变压变频器是将电网的交流电转换为可调频率和可调电压的交流电的装置。

根据电动机的额定电压和变压变频器的额定电压范围，选取合适的变压变频器，以满足调速系统的要求。

设计异步电动机变压变频调速系统的下一步是进行系统的电路设计。

电路设计包括电动机的接线和变压变频器的接线。

电动机的接线要根据电动机的型号和相数来进行，确保电机的正常运行。

变压变频器的接线要根据变压变频器的接线图进行，确保变压变频器与电动机的连接正确。

完成电路设计后，还需要进行系统的控制设计。

控制设计包括电机的启动和停止控制、电机的转速控制等。

启动和停止控制一般采用按钮控制或者遥控控制，可以通过按钮或者遥控装置来启动和停止电动机。

转速控制一般采用PID控制器进行，通过调节变压变频器的输出电压和频率，来实现对电动机转速的控制和调节。

完成设计后，可以使用仿真软件进行系统的仿真。

常用的仿真软件有MATLAB/Simulink、PSIM等。

通过仿真可以验证系统的设计是否正确，并进行性能评估。

仿真结果可以用来优化系统的设计，提高系统的性能。

综上所述，异步电动机变压变频调速系统的设计和仿真是一个系统工程，需要从确定电动机和变压变频器的参数开始，进行电路设计和控制设计，最后进行仿真验证。

异步电动机的调速PPT课件

1〕理想空载点，其特点是：
2〕额定工作点，其特点是：
3〕起开工作点，其特点是：
4〕临界工作点，其特点是：且最大转矩为临界转差率为
式中“＋〞号适用于电动机状态；式中“－〞号适用于发电机状态。
〔2〕人为机械特性：降低定子回路端的人为机械特性；定子回路串接三相对称电抗或电阻时的人为机械特性；转子回路串接三相对称电阻时的人为机械特性；改变定子电源频率的人为机械特性〔变频原理〕
4. 三相异步电动机的制动
〔1〕能耗制动：其特点是在定子两相绕组上加上直流电压或电流，产生制动转矩，使电机停车，机械特性由第一象限转为第二象限。
〔2〕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，假设是定子电流反接制动〔产生对抗性转矩〕，那么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，否那么反转〕；假设是倒拉反接制动〔产生对抗性转矩〕，那么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。
绕组过热而损坏电m机，这是不允许的。因此，降低电源频率f1时，必须同时降
低电源电压，以到达控制磁通的目的。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。
m
10.4.1 基频以下变频调速
为要使保持 m不变，随频率变化，电动势也将随之按
正比例变化，即
E1 f1
4.44N1KN1m
3.三相异步电动机的起动
〔1〕直接起动：只有在电网或供电变压器容量允许的前提下才能采用。一般用于容量小于7.5kw 的鼠笼式异步电动机的直接起动。
〔2〕鼠笼式异步电动机的降压起动：如定子回路串接电抗或电阻，ㄚ－Δ，自耦变压器，。

5.3 异步电动机的变压变频调速解析

返回目录
5.3.2 变压变频调速时的机械特性式（5-5）已给出异步电机在恒压恒频正弦波供电时的机械特性方程式 Te= f (s)。当采用恒压频比控制时，可以改写成如下形式：
Us s1 Rr' Te 3np ( sR R ' ) 2 s 2 2 ( L L' ) 2 （5-28） s r 1 ls lr 1

对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿， m 保持不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。

• 定子每相电动势
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
（5-11）
式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V； f1 —定子频率，单位为Hz；
2
• 特性分析当s很小时，可忽略上式分母中含s各项，则
U s s1 Te 3np R' s r 1
2
（5-29）
s1
Rr'Te Us 3n p 1
2
10 R T 60 n sn1 s1 2 n p n
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。
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。
• 带压降补偿的恒压频比控制特性
Us
UsN
b —带定子压降补偿
a —无补偿
O
f 1N
图5-9 恒压频比控制特性
2
Eg R s1 Rr' 3np R '2 s 2 2 L'2 s 1 lr 1 r

实验四异步电动机变频调速系统

实验四异步电动机变频调速系统（一）转速开环恒压频比控制变频调速系统实验一．实验目的1.通过实验掌握转速开环恒压频比控制调速系统的组成及工作原理。

2.掌握V/F控制方式下，选取不同的模式电机的静特性差异。

二．实验数据及分析转速开环恒压频比控制静特性n（r/min）1475 1488 1501 1511 1525 1543Ia(A) 2.5 2.2 2.0 1.9 1.8 1.7T(N.m) 100% 83.9% 68.1% 54.6% 37.4% 15%n（r/min）902 916 931 945 953 966Ia(A) 2.3 2.1 1.9 1.7 1.7 1.6T(N.m) 100% 82.7% 64.0% 46.4% 33.6% 16.5%n（r/min）475 488 495 508 518 528 Ia(A) 1.9 1.7 1.6 1.6 1.5 1.5T(N.m) 85% 69.2% 56.1% 45.1% 28.0% 21.7%n（r/min）472 485 495 506 508 525 Ia(A) 2.0 1.8 1.7 1.7 1.6 1.6T(N.m) 62.5% 50.5% 39.2% 27.4% 20.8% 3.6%三．思考题1.说明转速开环恒压频比控制静特性特点答：其他条件相同，转速与频率大致成正比；频率一样时，转速越高，带动转矩能力越差。

2.说明低频补偿对系统静特性的影响。

答：由于临界转矩随f减小而减小，f较低时，电动机负载能力较弱。

低频补偿可以增强系统负载能力，同转速时有低频补偿情况T较小。

3.说明载波频率的大小对电机运行影响答：低频时转矩大，噪音小，但此时主元器件开关损耗大，整机发热较多，效率下降。

高频时转矩变小，电流输出波形比较理想。

（二）异步电动机带速度传感器矢量控制系统实验一．实验目的1.通过实验掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统的组成及工作原理；2.掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统静、动特性。

1、调压调速系统

3n
pU
2 s
Rr'
s
2
s2

Rs2s2

2sRs Rr'

Rr' 2

（3）当s很小时，忽略分母中含s各项
Te

3n
pU
2 s
s
1Rr'

s
转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线
Te 1 12
Lls L'lr
3n
pU
2 s
Rr'
s
2
s2

Rs2s2

2sRs Rr'
根据电机学原理，异步电动机的电磁功率为
Pm

Tem1

Te1
np

Te
np(1
s)
电机的转差功率为
PS sPm
（1-4）（1-5）
不同性质负载的转矩可用下式表示
TL Ca
式中C为常数，
（1-6）
0、1、2 分别代表恒转矩负载、与转速成比例的负载和与转速的平
方成比例的负载（风机、泵类等）。
由电机原理可知，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压只能降低，不能升高，故又称作降压调速。
晶闸管交流调压器的主电路接法有以下几种方式，如图1-1所示:
SCR KS
MI
MI
a) 电机绕组Y联接时的三相分支双向电路
VD
SCR
MI b) 电机绕组Y联接时的三相分支单向电路
(2) 转折点：
对s求导，并令
dTe 0 ds
可得：
最大转矩，又称临界转矩

4章交流异步电动机变频调速系统

为交流异步电动机转矩系数，其中Nr为转子绕组有效匝数；
φr为转子功率因数角。
可见，转矩控制的困难体现在以下几点： T T ① m 是由定子电流is iA , iB , iC 和转子电流 ir ia , ib , ic 共同产生的，它的
空间位置相对于定子和转子都是运动的。 ② m 与 I r 是两个相互耦合的变量，且 I 对于一般的鼠笼形异步电机是无法 r ③ r 是与转速相关的时变量（与转差s有关），且当电机运行时转子电阻 Rr 随温度变化而变化， Te 也随之变化。除此以外，式中的 Te 只是平均转矩的概念，对平均转矩的控制已十分困难了，更何况瞬时转矩。对转速的控制实质上就是对转矩的控制，转矩控制的困难是实现交流电机高性能调速的主要障碍，也是过去限制交流调速系统获得广泛应用的主要原因。 2）调速装置中器件发展的限制：调速装置中两大组成部件是主电路和控制电路。主电路中的主要器件—电力电子功率器件在近五十年来更新换代了五代之多，以适应变频调速（PWM脉宽调制）的需要。控制电路中的主要器件—微处理器在近二十年中运算速度提高了数倍，以适应高性能变频调速复杂算法的需要。交流调速系统的发展依赖于新型电力电子器件的应用、微电子技术的发展。
直流调速系统中各部分分别为5%，40%和55%，而交流调速系统中各部分分别为10%，60%和30%。特别是当功率大于500 kW，交流调速系统的成本比直流调速系统的成本明显降低。 4.1.2交流电动机的调速方法及其主要应用领域 1．交流电动机的调速方法由电机学可知，交流电动机的同步转速表达式为 60 f s （4.6） ns np ns 为同步转速。式（4.6）中，np为电机极对数；fs为电机定子供电频率； (1) 同步电动机的调速方法可见，均匀地改变同步电动机的定子供电频率fs，就可以平滑地调节电动机

双闭环三相异步电动机调压调速系统设计

双闭环三相异步电动机调压调速系统设计引言：异步电动机的转速恒小于旋转磁场的转速n1，只有这样，转子绕组才能产生电磁转矩，使电动机旋转。

如果n=n1，转子绕组与定子磁场之间无相对运动，则转子绕组中无感应电动势和感应电流产生，可见n<n1是异步电动机工作的必要条件。

由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。

一、三相异步工作原理三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场。

转速的大小由电动机极数和电源频率而定。

旋转磁场的转速n1称为同步转速。

它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为：n1=60f1∕p对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。

所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。

交流异步电动机机械特性的参数表达式如下：变压调速是异步电动机调速方法中的一种，由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可下，电磁转矩与定子电压以机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下的转速。

本实验即采用定子调压调速系统，就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。

如下图画出了定>子电压为、、 (时的机械特性。

1 / 17sab 通风机负载特c”Ua1Sm n m b' 'c '>U'U>U11”T ema T L x二、设计流程:1电动机的选型假设电动机工作于普通机床主轴传动系统中，设定最大转速为，可选出电动机型参数如下：1440r/min12A 满载时定子电流：Y132S-4 额定功率：5.5KW 型号：0.84 满载时功率因数：满载时效率：85.5% 满载时转速：1440r/min2.2N.m /额定转矩：/额定电流：7A 堵转转矩堵转电流210mm 定子外径：115mm 气隙长度0.4mm 铁芯长度：1-0.9mm -d：136mm定子内径：定子线规根数1~9mm 绕组形式：单层交叉节距：47每槽线数：Z1/Z2:36/32 定转子槽数系统结构确定如图所示2 / 172主电路设计：2.1晶闸管的选择晶闸管选择主要根据变流器的运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选出晶闸管的型号规格。

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

异步电动机变频调速系统

异步电动机变频调速系统异步电动机变频调速系统是属于转差功率不变型调速系统，是异步电动机各种调速方法中调速性能最好、效率最高的一种调速方法，因而在实际生产中得到广泛应用。

变频调速的基本工作原理异步电动机的转速表达式为 )1(n 60p1s f n -==0n )1(s - 在三相异步电动机中存在下列关系：m N q k N f E φ11144.4=如忽略定子阻抗压降，则1U ≈ m N q k N f E φ11144.4=式中 1U -----定子相电压q E ——气隙磁通在定子每相绕组中感应电动势的有效值，V ；1f -----定子的电源频率1N ——定子每相绕组串联匝数；1N k ——基波绕组系数；m φ——每极气隙磁通量,Wb 。

变频调速的基本控制方式和机械特性变频调速的基本控制方式1. 基频以下调速控制方式要保持m φ不变，当频率1f 从额定值N f 1向下调节时，应同时降低q E ，使1f E q=常数，即采用恒定电动势频率比的控制方式。

1U ≈q E ，取11f U =常数，即采用恒压频比的控制方式。

在低频时，1U 和q E 都较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不能忽略，因而必须对1U 进行定子阻抗压降补偿，人为地把电压1U 提高一些，尽可能维持磁通m φ基本不变。

2. 基频以上调速控制方式在基频以上调速时，可以从N f 1往上增加，如要维持m φ恒定，必须随频率1f 的增加而相应增加1U ，但电压1U 一般不能超过电动机的额定电压N U 1，只能保持在电动机的额定电压N U 1上。

所以在基频以上调速时只能放弃维持磁通m φ恒值的要求，使磁通m φ与频率成反比地降低，相当于直流电动机的弱磁升速的情况。

在基频以下调速属于恒转矩调速，在基频以上调速属于恒功率调速。

变频调速的机械特性异步电动机恒压恒频时的机械特性当定子电压1U 和角频率1ω都为恒定值时，异步电动机的电磁转矩e T 为 2212122212121122211)()()(33l l p p m e L L s R sR R s U n s R I n P T ++'+'=''=Ω=ωωωω式中 m P ---电磁功率1ω---电源角频率1Ω--同步机械角速度p n --极对数1U --定子电压1R 、'2R --定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻1l L 、'2l L --定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感当s 很小时，可忽略上式分母中含s 项，转矩近似与s 成正比，这时机械特性)(s f T e =是一段直线，如图19-3所示。

三相异步发电机的七种调速方式

利用晶闸管调节电压
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。

第五章闭环异步机调压调速

4
1 2 f1 np为电动机极对数
异步电动机稳态数学模型—稳态等值电路根据电机学原理，在下述三个假定条件下：
忽略空间和时间谐波忽略磁饱和忽略铁损
异步电机的T型稳态等效电路示于图5-3。
5
异步电动机稳态数学模型—稳态等值电路
• 异步电动机等效电路
图5-3 异步电动机的T型稳态等效电路
0.7UsN
1
0
TL
Te
优点：调压调速范围增大，堵转工作也不致烧坏电机图5-5 交流力矩电动机在不同电压下的机械特性 25 缺点：机械特性较软
第五章闭环控制的异步电动机调压调速系统

5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速原理

5.3 异步电动机调压调速电路
将式（ 5-3 ）对 s 求导，并令 dTe/ds=0 ，可求出对应于临界静差率和临界最大转矩
sm
Te max
R
2 s 2 1
' r ' 2 lr
R ( Lls L )
（5-4）
21 Rs R ( Lls L )
2 s 2 1

3npU s2
' 2 lr

（5-5）
能够改变的参数可分为3类：电动机参数电源电压电源频率（或角频率）
16
第五章闭环控制的异步电动机调压调速系统

5.1 异步电动机稳态数学模型和调速方法 5.2 异步电动机调压调速原理

5.3 异步电动机调压调速电路
5.4 闭环控制的调压调速系统及其静特性 5.5 闭环调压调速系统的近似动态结构图(*) 5.6 转差功率损耗分析 5.7 降压控制在软起动器和轻载降压节能运行中的应用