2-4 绕线式异步电动机的调速解析

异步电动机的调速方法和各调速方法适用什么电动机异步电动机的调速方法有以下几种：改变电动机的极对数。

利用定子的两套或单套绕组，改变其连接方法，到达改变极对数的目的。

这种调速是分级的,不是平滑的。

改变电源的频率。

为此要有一套专用的变频电源。

改变外施电压，以改变转差率。

这种方法实用价值不大。

在转子回路中串入附加电阻。

这种方法只适用于绕线式异步电动机，可得到平滑调速。

1.变频调速向电机定子输以连续变化的频率及相应的电压，即可获得平滑的调速。

要有专用的变频变压电源。

这种调速适用于同步电机及鼠笼电动机的调速。

2.变极数调速转速n与极数P成正比，极数增加，即可降速；极数减少，即可增速。

适用于鼠笼电动机。

3.转子外接电阻调速当电网电压及频率不变时，在转子回路中串入电阻后,可以改善电动机的起动转矩，在绕线电机转子中串接启动电阻，减小启动电流。

适用于滑环电动机。

4.转子外加电压调速此方法也叫串级调速，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，到达调速的目的。

这种方式有两种：电机反应方式和电气反应方式。

串级调速，多采用晶闸管串级调速，晶闸管低同步串级调速系统是在绕线异步电动机转子侧用大功率的晶闸管或整流二极管，将转子的转差频率交流变为直流，再用晶闸管逆变器将转子电流返回电源以改变电机转速的一种方式。

此控制调速系统效率利用率高，它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。

这种方法适用于滑环电动机。

此方法又有两种方式：1）电机反应方式，也叫库拉姆法，转子的转差电压经硅整流输入与主电机同轴的直流他励电机，通过直流电机的励磁调节，以调节反应量，从而获得调速。

2）电气反应方式，也叫沙尔比法，转子的转差电压经硅整流输入可控硅逆变器，逆变器交流输出通过反应变压器接与电网，改变逆变角，即可调速。

5,定子调压、转子变阻调速利用异步机转矩与定子端电压平方成正比的关系，同时利用转子改变外接电阻的关系开展调速。

转子变阻为粗调，定子调压为细调。

绕线式异步电动机的串级调速作者：摘要：本设计主要利用电力拖动控制设计出可靠安全且容易操作和维修。

主要介绍了机械和工艺对电器控制线路的要求，以及怎么设计出来的控制线路满足生产的要求，达到简单经济。

在设计电力拖动自动控制系统时，一般包括两部分内容，一是确定拖动方案和选择电动机，前者主要解决的是采用交流拖动方案还是直流拖动方案，后者主要解决的是选择电动机容量等问题。

根据电机学由异步电机转速公式n=60f1/Þ×(1-s p)可知异步电机的调速方法有改变定子频率、磁极对数和转差率等，而对于绕线式异步电机我们一般都采用的是改变转差率进行调速，而改变转差率实现异步电动机的调速方法有一：在绕线式异步电机的转子中串入不同的电阻实现电力拖动的速度调节，但这中方法存在着以下缺点：1）他是通过增大转子回路电阻来降低转速，当电机负载转矩恒定时，转速越低转差功率越大，这种方法是通过增大转差功率来降低转速的，但所增加的转差功率全部被转化为热量消耗掉了，这种调速方法效率岁调速的范围增大而降低。

2）调速时电机理想空载转速不变。

只能在额定转速以下调节，调速时机械特性变软，降低了静态调速精度，3）由于转子回来附加电阻的档数有限，无法实行无级调速，调速范围小。

二：串级调速，串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。

它属于变转差率来实现串级调速的。

与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。

它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。

特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。

关键词：异步电动机串级调速原理基本类型Abstract：The design of the main drag to control the use of electricity to design safe and reliable operation and maintenance easy. Introduces the process of mechanical and electrical control circuit, as well as how the control circuit designed to meet the requirements of the production to a simple economic. Automatic control in the design of electric drive system, generally comprises two parts, first drag the program to identify and select the motor, which is used mainly to solve the exchange program or drag drag DC program, which is the main solution is to choose electric machine capacity and so on.According to the study by the electric induction motor speed formula n = 60f1 / Þ × (1-sp) induction motor can see the speed control methods have to change the frequency of the stator, on the pole and a few slip, and so on, but for the winding - We induction motors generally used is to change the slip for governor, and change the slip of the induction motor to achieve a speed control methods: the wound-rotor induction motor in the string into a different resistance to realize the power delay Adjust the speed of the move, but there is method in the following shortcomings: 1) he is through loopincreased resistance to reduce the rotor speed, when the motor torque constant load, the lower the speed difference to the greater power, this approach is adopted Increasing deterioration of the power to reduce speed, but the increase in power all the difference to be converted into energy consumed, the efficiency of this method of speed-year-old governor to reduce the scope of the increase. 2) The speed at the same speed no-load motor ideal. Can only be rated below regulation speed, variable speed control when the mechanical properties of soft and reduce the static speed accuracy, 3) due to additional back rotor resistance limited number of stalls, unable to carry out stepless speed regulation, the small scope of the governor. Second: Cascade Speed, speed cascade through the wound-rotor induction motor circuit and the introduction of additional potential generated. It is a change to achieve slip cascade of speed. Rotor resistance and the string in different ways, can cascade speed asynchronous motor to power the application (or the power grid back into mechanical energy to send back to the motor shaft), so efficient. It can not achieve the smooth-class speed and low speed when the mechanical properties of relatively hard. Thyristor especially low speed synchronous cascade system, the technical difficulty of small, relatively perfect performance, which was widely used.Key words:asynchronous motor series of basic principles governing the type of一、串级调速的基本原理所谓串级调速就是在转子回路中串入与转子电动势E2同频率的附加电动势E add如图1—1所示。

七种电机调速方式比较一、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。

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。

特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、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。

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。

本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

其特点：1、效率高，调速过程中没有附加损耗；2、应用范围广，可用于笼型异步电动机；3、调速范围大，特性硬，精度高；4、技术复杂，造价高，维护检修困难。

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。

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。

其特点为：1、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；2、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；3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。

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。

论述绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速原理兰州理工大学操纵理论与操纵工程谯自健 1220811010150 引言绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速是传统调速方式之一，其结构简单，易于实现。

本文通过对绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速的原理、效率和缺点方面作出分析。

1 绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速原理转子串电阻调速的线路图和机械特性如图（a)和（b）所示，拖动恒转矩负载时，能够取得几级不同的速度。

图（a）转子回路串电阻调速线路图图（b）机械特性曲线依照电机学原理知：60-S f n p =极对数（1） 其中n 为电动机转速，f 为电源频率，S 为转差率(1)Pm S Pe =-（2） *Pa S Pe = （3）其中Pe 为异步电动机电磁功率，Pm 为异步电动机机械功率，Pa 为转子铜耗即转差功率因此得::1:(1):Pe Pm Pa S S =- 由式（4）能够看出SPm 减小，相反转差功率Pa 在增大，而转速n 随S 的增大而减小。

因此所绕线式异步交流电动机转子回路串电阻调速的实质是通过改变转差功率或转差率的大小来调剂转速n 的。

当串入的电阻阻值越大那么转差功率增大，随之转差率S 变大，从而使转速n 下降。

2 绕线式异步交流电动机转子回路串电阻调速的优缺点 绕线式转子异步电动机，通过转子回路串入不同数值的电阻R ，改变转差率S 调速的传统方式，能够取得不同斜率的机械特性，从而实现速度的调剂。

这种调速方式简单方便，但存在如下缺点：（1）调速是有级的，不滑腻。

（2）在深度调速机会械特性很软，致使负载有较小转变，即可引发转速的专门大的波动，降低了静态调速精度。

（3）转差功率Pa 消耗在电阻发烧上，效率低。

由于是通过增大转子回路的电阻值来降低电动机转速的，当拖动恒转矩负载时，转速n 越低，转差率S 就越大，从而使得转差功率也愈大，电能消耗大，效率更低。

当转差功率S=0.5时，效率η<0.5。

三相异步电动机分类特点以及调速方法三相异步电动机分类：1、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。

不改变同步转速的调速方法有1)绕线式电动机的转子串电阻调速、2)斩波调速、3)串级调速以及应用电磁转差离合器、4)液力偶合器、5)油膜离合器等调速。

不改变同步转速的调速方法在生产机械中广泛使用。

2、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。

3、从调速时的能耗观点来看，有1)高效调速方法与2)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。

我们清楚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，下面松文机电具体介绍其七种调速方法。

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。

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。

特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、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。

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。

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。

属有级调速，机械特性较软。

1、串电阻启动增加起动转矩，降低起动电流，起动达速后切除启动电阻（就是短接转子回路）全速运行。

2、串电阻启动（电阻最大值起动），根据需要调整电阻的阻值，可以改变电机的运行速度，达到调速的目的（是有范围的调速）。

绕线式电机的启动电流是可调的，通过调整转子串联的电阻大小，可以调节绕线式电机的启动电流！原理：对于绕线式异步电动机，当电网电压及频率不变时，在转子回路中串入电阻后，可以改善电动机的起动转矩，在绕线电机转子中串接启动电阻，减小启动电流，电阻一般接为星形接法，根据公式：I0=U0/R0当转子串接电阻时R0↑,在U0不变的情况下，I0↓,此分析忽略电机感抗的损耗。

启动前将电阻全部接入转子回路，随着启动过程的结束，启动电阻被逐级短接，KM1,KM2,KM3逐级吸合，保证始终有较大的起动转矩，短接方式可以遵循时间和电流调节原则，KA1,KA2,KA3中间继电器可以根据实际工作情况而定。

RN=E N÷I N÷√3 R N：电机转子额定电阻E N：电机转子额定电压I N：电机转子额定电流例：240KW-6极电机，定子电流436A，定子电压380V。

转子电流376A，转子电压407VRN=(E N÷IN)÷√3=(407÷376)÷√3=（1.0824）÷√3=0.624Ω△RY1=1.4 RN = 1.4×1.0824 = 1.515Ω△RY2=0.5RN = 0.5×1.0824= 0.5412Ω△R1=0.3RN = 0.3×1.0824 = 0.3247Ω△R2=0.2 RN = 0.2×1.0824 = 0.21648Ω△R3=0.12 RN = 0.12×1.0824= 0.1299Ω△R4=0.07RN = 0.07×1.0824= 0.0757Ω△R5=0.04 RN = 0.04×1.0824 = 0.04329Ω△R6=0.02RN = 0.02×1.0824 = 0.021648Ω上为8级加速,总电阻值为（电压/电流√3）0.624Ω另注：输出的转矩一定时，转子串电阻越大（在一定范围内），速度越慢。

6-2 三相异步电动机的调速复习1. 异步电机的基本工作原理、机械特性曲线2. 异步电动机的转速公式：n 0=60f/p ;其中S 为转差率、p 为定子极对数、f 为电源频率、n 为转子转速导引1. 思考异步电动机转子的转速能否变动？其影响因素有哪些？2. 通过转速公式能否找出调速的几种方法？本节内容重点三相异步电动机的几种调速方法、原理、优缺点及其适用场合授课内容一、 基本概念三相异步电动机的调速就是在同一负载下如何能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。

调速的方法：p fS n S n n n n S 60)1()1(000-=-=∴-=可见，可通过三个途径进行调速：改变电源频率f ，改变磁极对数p ，改变转差率S 。

前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。

二、变极、变转差、变频调速（1）变极调速（调速原理图见105页，表6-3）原理：根据公式n=60f(1-s)/p，通过定子绕组抽头改变定子极对数p=1、2、3，从而依次得到“快、中、慢”三个转速；优点：所需设备简单方便；缺点：绕组引出头多，只能有级调速，级数少，极差大；适用：笼型电机且调速要求不高的场合；常用于金属切割机床或其他生产机械上；（注：绕线式电机转子级数不能随之改变，因此定子变极不适用）（2）变转差调速1. 转子电路串电阻调速原理：根据异步电机的机械特性，在绕线式异步电动机的转子电路中，串入一个三相调速变阻器进行调速，串入电阻越大，机械特性越软，相同负载力矩下的转速越低，相当于功率损耗到了所串电阻上，输出机械功率变少，转速下降。

优点：此方法能平滑地调节绕线式电动机的转速，且设备简单、投资少；缺点：变阻器增加了损耗，同时机械特性变软，电机运行稳定程度下降；适用：仅用于绕线式电动机短时调速或调速范围不太大的场合，如起重运输机械；2. 变电源电压调速原理：通过三相调压器为三相异步电动机的定子绕组提供电源电压，电磁驱动转矩与电压平方成正比，因此升压可使电机在大的驱动力下加速，降压可使电机在小的驱动力下减速；缺点：调速范围很小，因为电压的微弱下降会引起力矩的极快减小；适用：风机类负载（3）变频调速变频调速的优点是质量轻，体积小，惯性小，效率高，此方法可获得平滑且范围较大的调速效果，且具有硬的机械特性；但须有专门的变频装置——由可控硅整流器和可控硅逆变器组成，设备复杂，成本较高，应用范围不广三、利用电磁转差离合器调速示意图：电磁转差离合器的基本部件为电枢与磁极，这两者之间没有机械联系，各自可以自由旋转。