(4).交流电机串级调速和双馈调速

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。

按电动机的调速方法分类常见的交流调速方法有：①降电压调速；②转差离合器调速；③转子串电阻调速；④绕线电机串级调速或双馈电机调速；⑤变极对数调速；⑥变压变频调速等等。

按电动机的能量转换类型分类按照交流异步电机的原理，从定子传入转子的电磁功率可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率，与转差率s成正比。

即Pm = Pmech + Ps Pmech = (1 –s) Pm Ps = sPm 从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。

从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。

1. 转差功率消耗型调速系统 2.转差功率馈送型调速系统 3. 转差功率不变型调速系统同步电机的调速:同步电机没有转差，也就没有转差功率，所以同步电机调速系统只能是转差功率不变型（恒等于0 ）的，而同步电机转子极对数又是固定的，因此只能靠变压变频调速.可分为他控变频调速和自控变频
调速两类。

《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。

答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。

从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。

1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。

在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。

可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。

2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通 过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。

无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。

3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。

其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。

只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。

5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。

交流电机的调速方法
第一种是电压调速方法。

电压调速是通过调节交流电机的输入电压来
改变其转速的一种方法。

调节电压可以采用变压器调节、自耦变压器调节、稳压变压器调节、调压电路调节等方式。

通过调节电压，可以控制交流电
机的转速。

电压调速方法简单易行，且调速范围大，但是调速精度低，对
负载扰动响应能力弱。

第二种是频率调速方法。

频率调速是通过改变交流电机的供电频率来
调节其转速的一种方法。

常见的频率调速器有变频器、双脉冲调制器、磁
流管调控器等。

频率调速方法调速范围广，调速精度高，且对负载扰动响
应能力强。

但是频率调速设备成本较高，对电源质量要求较高，且一般只
适用于中小功率交流电机。

第三种是转子电流调速方法。

转子电流调速是通过改变交流电机的转
子电流来实现调速的一种方法。

常见的转子电流调速器有可控硅整流调速器、直流励磁调速器等。

转子电流调速方法调速范围广，调速精度高，对
负载扰动响应能力强，且具有较好的过载能力。

但是转子电流调速设备复杂，成本较高。

除了以上三种方法外，还有一些特殊的调速方法，如电势势能调速法、换瓦势矩调速法、闭环向前调速法等。

这些调速方法利用一些特殊的物理
效应来实现电机的调速。

总结起来，交流电机的调速方法包括电压调速、频率调速和转子电流
调速三种方法。

各种方法各有优缺点，适合不同的应用场景。

在选择调速
器时，需要根据实际需求进行综合考虑，选择最适合的调速方法。

交流电机的调速方法一、概述交流电机是工业生产中常见的一种电动机，广泛应用于各个领域。

为了满足不同的工作需求，我们需要对交流电机进行调速。

本文将介绍几种常见的交流电机调速方法。

二、电压调速法电压调速法是最简单常用的调速方法之一。

它通过改变电机的供电电压，来控制电机的转速。

当电压降低时，电机的转速也会相应降低，反之亦然。

电压调速法的优点是结构简单、易于实现，但其调速范围相对较小，且容易引起电机的过热。

三、频率调速法频率调速法是一种常用的调速方法，尤其适用于大功率交流电机。

它通过改变电机供电的频率，来实现调速。

当频率增加时，电机的转速也会相应增加，反之亦然。

频率调速法的优点是调速范围广，调速精度高，但需要配备专门的变频器设备。

四、极对数调速法极对数调速法是一种通过改变电机的极对数来实现调速的方法。

电机的极对数是指电机的励磁线圈和转子磁极之间的对应关系。

通过改变励磁线圈的接线方式，可以改变电机的极对数，从而实现调速。

极对数调速法的优点是调速范围广，调速精度高，但需要一定的机械改造。

五、转子电阻调速法转子电阻调速法是一种通过改变电机转子电阻来实现调速的方法。

通过改变转子电阻的大小，可以改变电机的转矩和转速。

转子电阻调速法的优点是调速范围广，调速响应快，但需要配备专门的转子电阻装置。

六、磁阻调速法磁阻调速法是一种通过改变电机磁阻来实现调速的方法。

通过改变电机磁路中的磁阻，可以改变电机的转矩和转速。

磁阻调速法的优点是调速范围广，调速精度高，但需要一定的机械改造。

七、矢量控制调速法矢量控制调速法是一种通过改变电机的电流矢量来实现调速的方法。

通过对电机的电流进行矢量控制，可以精确控制电机的转速和转矩。

矢量控制调速法的优点是调速范围广，调速精度高，但需要配备专门的矢量控制器。

八、双馈调速法双馈调速法是一种通过改变电机的转子电流和定子电流来实现调速的方法。

电机的转子和定子之间通过电枢绕组进行耦合，通过改变电机的电流分配比例，可以实现调速。

一.双馈调速原理双馈调速理论是从串级调速理论发展而来，针对串级调速系统不能实现能量的双向流动和功率因素低的缺点进行了改进。

两者所使用的原理是相同的，即利用在电机转子上附加电势实现电机的速度调节。

只不过串级调速系统只能实现与电机感应电势反方向的附加电势，而双馈调速系统要实现附加电势的频率、幅值、相位的完全控制。

1. 1附加电势的种类根据异步电动机的特性，从转予电流表达式：厶=(sE初土 S)/｛尸；+(此2)' j可以看出，在转子电流，，基本不变的情况下，改变转子侧外加电压玑，可以改变转差率s。

这就是为什么附加电势能够调节电机转速的原因，因此对电机转速的控制问题就变成了对外加电压u，的控制问题。

异步电动机的外加电压矢量u,有三种典型方向可以使用(1) 与转子感应电势同相(2) 与转子感应电势反相(3超前转子感应电势姬，90度其中，与转子感应电势同相和反相的外加电压U2的作用是使电机转速升高和降低，超前转子感应电势90度的外加电压U2的作用是改善电机定子侧功率因数。

在实际控制时，外加电压的相位可以是以上两种典型方向的矢量合成，但必须保证外加电压与转子感应电势频率相同。

下面用图示的方法说明各种附加电势对系统的影响：⑴异步电动机正常运行时的矢量关系如图1. 1(a)所示。

其中忽略异步电动机的定子阻抗后有~ -=-s电机定子电流+电机定子、转子的功率因数角分别为a , B。

(2)附加电势与转U2与转子感应电势。

同相时的矢量关系如图1.1(b)所示。

由于电网电压没有变化，迫使电机转子合成电势的折算值保持不变，即满足s U2+ 随着附加电势折算值u;的增大，系统新的转差率S会随之减小，即电机转速升高。

当附加电势折算值增大到大于系统原有s时，会使系统新的转差率S'变负，即电机转速超过同步转速。

此时的矢量关系如图1-1(d)所示。

(3) 附加电势U2与转子感应电势。

反相时的矢量关系如图1 —1(c)所示，其分析方法同上。

2013年9月份考试电气传动及控制第一次作业一、单项选择题（本大题共100分，共 20 小题，每小题 5 分）1. 如下关于转速开环恒压频比控制调速系统（通用变频器-异步电动机调速系统）论述正确的是（ C）。

A.二极管整流器输出端的大电容仅仅用于滤波作用B. 二极管整流器是全波整流装置，由于输出端有滤波电容存在，因此输入电流波形中谐波含量很低C. 通用变频器一般用电阻来吸收制动能量2. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突减给定电压后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较给定电压变化前是（ C）了。

A. 增加B. 不变C. 减小3. 某单闭环直流调速系统的开环放大系数为19时，额定负载下电动机转速降落为8r/min，如果开环速降不变，要使闭环速降降为4r/min，则开环放大系数应为（C ）。

A. 19B. 29C. 394. 双闭环无静差V-M系统中，改变（C ）能够改变稳态转速。

A. 整流环节放大系数B. 电流反馈系数C. 转速反馈系数5. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，当（A）变化时，系统没有抗扰作用。

A. 转速反馈系数B. 电动机励磁电流C. 电枢电阻6. 恒Eg/1调速系统，最大电磁转矩（A）。

A. 与1无关B. 随1增大而增大C. 随1增大而减小7. 双闭环无静差V-M调速系统，若起动过程中ASR未达到饱和，则会发生（ B ）。

A. 起动过程变快B. 起动过程变慢C. 不影响起动过程8. 某单闭环直流调速系统的开环放大系数为19时，额定负载下电动机转速降落为8r/min，如果将开环放大系数提高到39，开环速降不变，那么它的闭环速降为（ A）。

A. 4r/minB. 6r/minC. 8r/min9. 三相半波整流电路近似的一阶惯性环节的时间常数为（ B）。

A. 10msB. 3.33msC. 1.67ms10. 双闭环无静差V-M系统中，改变（ C ）不能改变稳态转速。

交流电机调速的方法交流电机调速的方法有很多种，包括电压调节法、频率调节法、转子电阻调节法、转子电压调节法、双馈电机调节法等。

下面我将逐一介绍这些方法。

首先是电压调节法。

电压调节法是通过调节电源给电机供电的电压来实现调速的。

在这种方法下，当电机负载增加时，通过增加电源电压，可以补偿电动势降低的现象，从而保持电机转速的稳定。

电压调节法简单易行，但调速范围有限，大部分采用在低速和中速范围内。

其次是频率调节法。

频率调节法是通过调节电源给电机供电的频率来实现调速的。

在这种方法下，改变电源频率可以改变电机的同步转速，从而实现调速。

这种方法适用于大功率电机，调速范围较大。

但是，频率调节法需要采用变频器来改变电源频率，变频器的实现成本较高。

第三是转子电阻调节法。

转子电阻调节法是通过改变电机转子绕组的电阻来实现调速的。

在这种方法下，通过改变转子电阻可以改变转矩特性，从而实现调速。

这种方法适用于大功率电机，调速范围较大。

但是，转子电阻调节法会引起电机的发热问题，需要进行散热处理。

第四是转子电压调节法。

转子电压调节法是通过改变电机转子绕组的电压来实现调速的。

在这种方法下，通过改变转子电压可以改变转矩特性，从而实现调速。

这种方法适用于大功率电机，调速范围较大。

但是，转子电压调节法会引起电机的发热问题，需要进行散热处理。

最后是双馈电机调节法。

双馈电机调节法是通过调节电机的转子电压和转子电流来实现调速的。

在这种方法下，通过改变转子电压和转子电流的相位关系，可以改变电机的转矩特性，从而实现调速。

双馈电机调节法适用于大功率电机，调速范围很大，同时具有良好的性能和稳定性。

综上所述，交流电机调速的方法有很多种，每种方法都有自己的特点和适用范围。

选择合适的调速方法需要根据电机的功率、运行要求和经济性来综合考虑。

在实际应用中，常常会根据需要采用多种调速方法的组合，以实现更好的调速效果。

交流电机的调速方法1.电压、频率控制法这种调速方法通过改变电压和频率来改变电机的转速。

实际应用中，通常通过变压器降低输入电压，来实现调速。

这种方法简单易行，但效果不太理想，转速调节范围较窄。

2.转子电阻控制法这种调速方法通过改变转子电阻来改变电机的转速。

通过改变转子电阻，可以改变转子电流，并由此改变电磁转矩和转速。

这种方法的优点是结构简单，控制方便，但效率较低。

3.定子电阻控制法这种调速方法通过改变定子电阻来改变电机的转速。

与转子电阻控制法类似，改变定子电阻可以改变定子电流，进而改变电磁转矩和转速。

这种方法的优点是效率较高，但存在电阻损耗，且控制较为复杂。

4.串联电抗控制法这种调速方法通过串联一个电抗装置来改变电机的转速。

串联电抗装置可以改变输入电压与电流的相位差，从而改变电磁转矩和转速。

这种方法的优点是结构简单，控制方便，但效率较低。

5.自耦变压器控制法这种调速方法通过自耦变压器来改变电机的电压和频率，从而改变电磁转矩和转速。

自耦变压器可以实现精确的转速调节，具有较高的效率，但结构较为复杂，成本较高。

6.PWM调速法这种调速方法通过脉宽调制技术来改变电机的输入电压和频率，从而改变电磁转矩和转速。

PWM调速法具有调速范围广、响应速度快等优点，是目前应用较广泛的调速方法之一7.矢量控制法这种调速方法通过对电机的电流、磁场和转矩进行矢量控制，实现精确的转速控制。

矢量控制法具有高精度、高性能的特点，能够实现宽范围的调速，是目前最先进的调速方法之一总结来说，交流电机的调速方法有很多种，根据具体的应用场景和需求选择合适的调速方式。

不同的方法具有不同的优点和限制，需要综合考虑控制复杂度、成本、性能等因素进行选择。

随着科技的不断进步，还会出现更多先进的调速方法，用于满足不同应用的需求。

省专业技术人员继续教育知识更新培训电气工程专业2013年作业一．填空：1、常见的交流调速方法有：（ 降电压调速 ）（ 转差离合器调速 ）（ 转子串电阻调速）（ 绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速 ）（变极对数调速）（ 变压变频调速 ）。

2、按照交流异步电机的原理，从定子传入转子的电磁功率可分成两部分：一部分是（拖动负载的有效功率），称作（ 机械功率）；另一部分是（ 传输给转子电路的转差功率 ）。

3、从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，可以把异步电机的调速系统分成三类 ：（ 转差功率消耗型调速系统）；（ 转差功率馈送型调速系统）；（转差功率不变型调速系统）。

4、转差功率消耗型调速系统的全部转差功率都转换成（热能消耗在转子回路中）。

在恒转矩负载时，该调速系统是以增加（转差功率）的消耗来换取（转速）降低的。

属于这一类的三种调速方法有：（降电压调速）（转差离合器调速）（转子串电阻调速）。

5、在转差功率馈送型调速系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过（变流装置）馈出或馈入，转速越低，（能馈送的功率越多）；属于这一类的调速方法是（绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速）。

6、在转差功率不变型调速系统中，转差功率只有（转子铜损），而且无论转速高低，转差功率（基本不变），因此效率(更高);属于此类的调速方法有（变极对数调速）和（变压变频调速）这两种。

二：问题答1、对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？答：带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<s<sm，sm本来就不大，因此调速范围也不大。

降压调速时，机械特性变软，但sm不变，故调速范围不变。

2、异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保持电压恒定？答：因为定子电压频率变化时，将导致气隙磁通变化，影响电动机工作。

交流电机调速的三种基本方法与特点
交流电机调速的三种基本方法分别是:
1. 变频器调速：变频器是利用电力电子元件控制交流电机转速的方法。

通过改变变频器输入的频率和电压，可以控制电机的转速和转矩。

变频器调速具有精度高、调速范围广、机械特性硬等优点，适用于各种交流电机的调速控制。

2. 串级调速：串级调速是指通过在电机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电机的转差，达到调速的目的。

该方法适用于风机、水泵等需要调速的场合，具有效率高、调速范围广等优点。

3. 变极对数调速：变极对数调速方法是通过改变定子绕组的接线方式来改变笼式电动机定子极对数达到调速目的。

该方法适用于金属切削机床等需要平滑调速的场合，具有机械特性较强、稳定性好等优点，但调速范围较小。