电机学胡虏生 三相异步电机的调速

第四节笼型异步电机的调速一变频调速二变极调速三能耗转差调速2/5/20231扬州大学能动学院葛强副教授概述

由式知：有三种调速方式变频调速变极调速变转差率调速

2/5/20232扬州大学能动学院葛强副教授一、变频调速显然，频率可平滑调节,可平滑调节转速。由定子电路的电动势方程式可见，在忽略定子漏阻抗的情况下，得（11-6）为使在f1变化时保持不变，则由式（11-6）可见必2/5/20233扬州大学能动学院葛强副教授恒转矩变频调速时，如果能保持，则可保证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通基本不变的要求。

恒功率调速时:若满足，调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变化了。若此时按恒转矩调速满足的条件，则磁通将基本不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。图10-14上绘出了变频时异步电动机的机械特性，其中f11>f12>f13>f14>f15>f16。2/5/20234扬州大学能动学院葛强副教授

变频调速的优点：调速范围大，平滑性较高，变频时Ux按不同规律变化可实现转矩或恒功率调速，低速时特性的静差率较高。变频调速的缺点：专用的变频电源；在恒转矩调速时，低速段电动机的过载倍数大为降低，甚至不能带动负载。2/5/20235扬州大学能动学院葛强副教授二、变极调速改变定子的极对数，使同步转速改变，电动机转速改变。

改变极对数的方法：改变定子绕组联结法的方法。如图2/5/20236扬州大学能动学院葛强副教授三相绕组两种常用联结方法：Y/YY；D/YY转向：P对极时：A、B、C相位为0，120，240度2P对极时：A、B、C相位为0，240，480（=120）度所以：应改变相序2/5/20237扬州大学能动学院葛强副教授输出功率（或转矩）在变速前后的关系输出功率为式中——电动机效率；——电动机定子相电压；——电动机定子相电流；——定子输入功率；——定子功率因数。2/5/20238扬州大学能动学院葛强副教授忽略定子损耗，PT≈P1，转矩T为（11-3）式中p——极对数。当Y→YY时，极对数：2P→P，n0→2n0为使调速时电动机得到充分利用，在高、低速运行时，电动机绕组内均流过额定电流，这样在两种联结法下的转矩之比为（11-4）2/5/20239扬州大学能动学院葛强副教授可见这种变极调速方法是近似恒转矩的，图11-3a。2/5/202310扬州大学能动学院葛强副教授D→YY：极对数：2P→P，n0→2n0图11-2b，两种联结法的功率比为（近似恒功率（差13.4%））改变定子极对数，还可以在定子上装上两组独立的绕组，各联结成不同的极对数。如将两种方法配合，则可得更多的调速级数。2/5/202311扬州大学能动学院葛强副教授

三、改变外加电压调速2/5/202312扬州大学能动学院葛强副教授（一）降压当Ux↓时：最大转矩Tm及起动转矩Tst与成正比下降低；Sm与的降低无关；由于同步转，因此也保持不变。2/5/202313扬州大学能动学院葛强副教授1.降压2/5/202314扬州大学能动学院葛强副教授一.转子电路串联电阻调速

如图11-5中，转子电路串联电阻转子电流I2’减小，转矩T减小电动机减速转差率增加到s1I2及T增加到T=TZ电动机达新平衡状态。

第五节绕线转子异步电动机的调速2/5/202315扬州大学能动学院葛强副教授转子电路串联电阻时的人为机械特性电阻的数值越大，人为机械特性越软。由于，在额定电压时，（11-18）（11-21）所以（11-22）此方法优点：方法简单，初期投资不高。2/5/202316扬州大学能动学院葛强副教授改变定子电压调速

人为机械特性。控制电路价格较低。调速范围很小。对于恒转距调速，如能增加转子电阻，则改变定子电压可得较宽的调速范围，此时特性太软，其静差率常不能满足生产机械的要求，而且低压时的过载能力较低。

2/5/202317扬州大学能动学院葛强副教授改变定子电压调速

如采用图11-9所示的闭环系统：负载TZ转矩变化，自动调节电源电压，则既能提高低速时的机械特性硬度，又能保证一定的过载能力。

2/5/202318扬州大学能动学院葛强副教授缺点：调速时的效率较低，功率因数比转子串联电阻时更低。适用于：高转差笼型异步电动机和绕线转子异步电动机。变极变压相结合的调速方法为了改善改变定子电压调速低速运行时的性能，进一步扩大调速范围，在改变定子电压调速方法的基础上，发展成一种变极变压相结合的调速方法。应用于：单绕组多速笼型异步电动机，为了使减压降速时电流不至太大，转子采用高电阻的导条。当电动机极数一定时，改变定子电压转速也随之改变。2/5/202319扬州大学能动学院葛强副教授

2/5/202320扬州大学能动学院葛强副教授

三.串级调速（一）串极调速的一般原理中等以上功率的绕线转子异步电动机与其他电动机或电子设备串极联接以实现平滑调速，称为串级调速。2/5/202321扬州大学能动学院葛强副教授与同相（相位差）当未引入时，转子电流为（11-37）当引入时，转子电流为（11-38）

2．与反相（相位差）未引入时，变为（11-39）

2/5/202322扬州大学能动学院葛强副教授

在图11-18a中绘出没有引入时异步电动机的向量图。在图11-18b中绘出越前时异步电动机的向量图。

2/5/202323扬州大学能动学院葛强副教授对于图11-19所示越前某一角度的一般情况，方法是把分解为两分量。

2/5/202324扬州大学能动学院葛强副教授（二）串联调速的机械特性

经推导，异步电动机的机械特性实用表达式为（11-43）

时异步电动机机械特性实用表达式1．转矩

（11-44）

2/5/202325扬州大学能动学院葛强副教授2．转矩

（11-45）在图11-20中，a与b表示串级调速的两个转矩分量T1与T2的关系曲线。

2/5/202326扬州大学能动学院葛强副教授在图11-20c中，特性与纵轴的交点为理想空载转速（11-48）所以得

（11-49）

当与方向相同时，，则

当与