异步电机的串级调速原理及应用
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三相交流异步电动机电磁调速的实现及应用
三相交流异步电动机电磁调速的实现及应用介绍三相交流异步电动机是工业中常见的驱动设备之一，其广泛应用于风力发电、水泵、风扇等各种场合。
而电磁调速技术可以通过改变电动机的电磁参数来实现对其转速的调节，从而满足不同工况下的需求。
本文介绍了三相交流异步电动机电磁调速的实现方法及应用。
实现方法三相交流异步电动机电磁调速可以采用多种方法，包括电压调整、频率调整和电流调整等。
以下是其中比较常见的两种方法：1. 电压调整通过调节电动机的电压大小来改变其转速。
当电压增大时，电机转速也会增加；反之，当电压减小时，电机转速会降低。
这种方法简单易行，但调整范围有限，且会影响到电机的输出功率。
2. 频率调整通过调整电动机的供电频率来改变其转速。
当频率增大时，电机转速也会增加；反之，当频率减小时，电机转速会降低。
频率调整的优势在于调整范围广泛，但需要配合专门的变频器等设备进行实现，因此成本较高。
应用三相交流异步电动机电磁调速技术广泛应用于以下领域：1. 工业生产在工业生产中，根据不同的生产要求，通过电磁调速技术可以实现电动机的调速。
例如，对于需要变速的输送带或搅拌设备，在不同工况下可以通过电压或频率调整来满足产量要求。
2. 制造业在制造业中，电磁调速技术可以用于提高生产效率和产品质量。
例如，在机床中使用电磁调速技术可以实现切削速度的调节，从而满足不同材料的加工需求。
3. 建筑行业在建筑行业中，电磁调速技术可以应用于风机和水泵等设备，调节其风量和水流量，以适应不同的工况要求。
这不仅可以提高设备的能效，还可以降低能耗和维护成本。
结论三相交流异步电动机电磁调速技术是一种实现对电动机转速调节的重要方法，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
通过调整电压和频率等参数，可以满足不同工况下对电动机转速的需求，提高生产效率和能源利用效率。
6.2双闭环三相异步电动机串级调速系统
6.2 双闭环三相异步电动机串级调速系统一．实验目的1．熟悉双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成及工作原理。
2．掌握串级调速系统的调试步骤及方法。
3．了解串级调速系统的静态与动态特性。
二．实验内容1．控制单元及系统调试2．测定开环串级调速系统的静特性。
3．测定双闭环串级调速系统的静特性。
4．测定双闭环串级调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理绕线式异步电动机串级调速，即在转子回路中引入附加电动势进行调速。
通常使用的方法是将转子三相电动势经二极管三相桥式不控整流得到一个直流电压，再由晶闸管有源逆变电路代替电动势，从而方便地实现调速，并将能量回馈至电网，这是一种比较经济的调速方法。
本系统为晶闸管亚同步闭环串级调速系统。
控制系统由速度调节器ASR，电流调节器ACR，触发装置GT，脉冲放大器MF，速度变换器FBS，电流变换器FBC等组成，其系统主回路原理图如图1-2所示，控制回路原理图可参考图1-1b所示。
四．实验设备和仪器1．电源控制屏（NMCL-32）；2．低压控制电路及仪表（NMCL-31）；3．触发电路和晶闸管主回路（NMCL—33）；4．可调电阻（NMEL—03）；5．直流调速控制单元（NMCL—18）；6．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）；7．直流发电机M03；8．线绕电动机M09；9．双踪示波器；10．万用表；五．注意事项1．本实验是利用串调装置直接起动电机，不再另外附加设备，所以在电动机起动时，必须使晶闸管逆变角β处于βmin位置。
然后才能加大β角，使逆变器的逆变电压缓慢减少，电机平稳加速。
2．本实验中，α角的移相范围为90°～150°，注意不可使α＜90°，否则易造成短路事故。
3．接线时，注意绕线电机的转子有4个引出端，其中1个为公共端，不需接线。
4．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
异步电动机调速原理
异步电动机调速原理1.变频调速原理：通过改变电源对电动机供电的频率，调整电动机的转速。
变频器是主要实现这种调速方式的设备，它能够将固定频率的电网供电转变为可调频率的交流电源。
变频器通过调节输出频率的大小，改变电动机的转速。
当输出频率增加时，电动机转速增加；当输出频率降低时，电动机转速降低。
通过变频调速可以实现电动机平稳起动、调速范围广、响应速度快、运行效率高等优点。
2.变压器调速原理：通过改变电源对电动机供电的电压，来调整电动机的转速。
变压器调速主要是通过改变输入电压的大小，而保持频率不变来实现。
当输入电压增加时，电动机转速增加；当输入电压降低时，电动机转速降低。
变压器调速适用于功率较大的电动机，但调速精度较低。
3.极数调速原理：通过改变电动机的极数来调整电动机的转速。
电动机的极数是指电动机定子和转子上磁极的数目。
当极数增加时，电动机转速降低；当极数减少时，电动机转速增加。
极数调速适用于小功率的电动机，但需要更换电动机的转子来改变极数，操作较为复杂。
4.转子电阻调速原理：通过改变转子电阻的大小，来调整电动机的转速。
转子电阻调速主要是通过在转子电路中串联一个可调节的电阻，来改变电动机的转矩和转速。
当转子电阻增加时，电动机转速降低；当转子电阻减少时，电动机转速增加。
转子电阻调速适用于较小的调速范围。
总结：异步电动机调速原理有多种方式，可以根据实际需求选择合适的调速方式。
变频调速是最常用的调速方式，具有调速范围广、精度高、响应速度快等优点。
而变压器调速适用于功率较大的电动机，调速范围较窄。
极数调速适用于小功率电动机，但需要更换电动机转子。
转子电阻调速适用于较小调速范围。
(电力拖动控制系统) 绕线转子异步电动机的串级调速系统
I 2
R
0 1
TL
串电阻调速（改变r2 ’）时 ，
T
只要r2 ’/s不变，则 T 不变； r2 ’
增大，必然使s增大，才能在新的 s下使拖动系统在新的稳态运行。
a)
b)
绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速 a)电路图 b)机械特性
从物理表达式看到的：
~
P2
n
T CTm I 2 cos 2
目的：隔离；电压相匹配 电压要匹配的原因及实现办法
6.2.4 串调系统的能量传递关系与效率 6.2.5 串调装置的容量与电机的起动 6.2.6 次同步速串级调速系统的回馈制动 次同步速串调速系统的主要优缺点
6．2 次同步速串级调速系统
6.2.1 次同步速串级调速系统的构成
绕线转子 异步电动 机MA
Tm m1 pU 1
2
电流 断续区
1 0
TN
T
2 2 4f1 r1 r1 x1 x2
sm
r2 )2 r1 ( x1 x2
2
2. 1 ( 90 ), 电流连续时
90
转速n1)
U i 0 n f T | 1
+ - Ui0
E 2S
VR
i2 U do U i
VI
控制系统
n
0
S
S0=0 90
n0
固有机械特性
0.2
S0=0.2
0.4
S0=0.4
回忆第二章V-M系统中反电势的影响！
0.6 S0max Smax
S0=0.6
电流断续后的机械特性 将上翘， S0 将变小
自动控制系统：7.2 串级调速系统
7.2.2 串级调速工作原理
异步电机转子电动势和电流
异步电机运行时其转子相电动势为
Er sEr0
式中 s — 异步电动机的转差率；
Er0 —异步电动机在转子不动时的相电动势，或
称转子开路电动势，也就是转子额定相电压值。
转子相电流的表达式为： Ir
sE r 0 Rr2 (sX r0 )2
式中 Rr — 转子绕组每相电阻；
Ea dd
~
~
Ir
sEr0 Eadd Rr 2 (sX r0 )2
绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
7.2.2 串级调速工作原理
转子附加电动势的作用
1. Er 与 Eadd 同相
Ir
sEr0 Eadd Rr 2 (sX r0 )2
当负载转矩恒定，稳态时近似认为转子电流恒定
当 Eadd ，s1Er0 Eadd Ir Te n s
7.2.2 串级调速工作原理
对直流附加电动势的技术要求
首先，它应该是可平滑调节的，以满足对电动 机转速平滑调节的要求； 其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电 动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来 的转差功率并加以利用。
根据以上两点要求，较好的方案是采用工作 在有源逆变状态的晶闸管可控整流装置作为产生 附加直流电动势的电源。
Xr0 — s = 1时的转子绕组每相漏抗。
7.2.2 串级调速工作原理
转子附加电动势
附加电动势与转子电
~
动势有相同的频率，可
同相或反相串接。
引入可控的交 流附加电动势
异步电动机在外接附 加电动势时，转子回路
M
的相电流表达式
3~
Er sEr0 Ir
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，。
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，。
三相异步电动机的调速
m1 p U1 2 1 ( ) 常数 ' 4 f1 2 ( L1 L2 ) Te max的降低是由定子绕组电阻 r 的影响所致。尤其是当 f1 低到使得 r 由上式可见， 1 1 ( x1 x2 ) 相比较时， Te max下降严重。 可以与 Te max
解决措施： 可以对 U1 / f1的线性关系加以修正，提高低频时的 U1 / f1 ，以补偿 低频时定子绕组电阻压降的影响（见下图）。
TY 9550PY 9550PYY ( ) /( ) 1 TYY n1 2n1
结论：Y/YY接变极调速属于恒转矩调速方式。
第12章 三相异步电动机的调速
b、△/YY接变极调速
假定变极调速前后电机的功率因数 cos1 、效率 均不变，并设每半相绕组中的电 流均为额定值 I 1N ，则 /YY变极前后电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系：
改变极对数p都是成倍的变化，转速也是成倍的变化，故为有级调速。 改变定子绕组的联结法改变绕组极对数的原理。 见下页图12－1，12－2
第12章 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转子转速可由下式给出：
60 f1 n (1 s) p
由上式可见，三相异步电动机的调速方法大致分为如下几种： 变极调速； 变频调速； 改变转差率调速； 其中，改变转差率的调速方法涉及： 改变定子电压的调压调速； 绕线式异步电动机的转子串电阻调速； 电磁离合器调速； 绕线式异步电动机的双馈调速与串级调速。
由此绘出保持U1 / f1=常数时变频调速的典型机械特性如下图所示。为便于比较，图 中还同时绘出了 Te max 常数时的机械特性，如图中的虚线所示。
三相异步电动机变频调速时 的机械特性( U1 / f1 =常数)
【精品】绕线型异步电动机串级调速
【精品】绕线型异步电动机串级调速摘要：绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。
由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。
绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。
转子在不同的转速下感应出转差频绕线式异步电动机晶闸管串级调速，是在绕线式异步电动机的转子回路中串联晶闸管逆变器，借以引入附加可调电势，从而控制电机转速的一种调速方法。
由于它具有良好的调速特性，并能将电动机的转差功率回馈电网，效率较高，价格较低，因此在风机和泵类负载方面获得广泛应用，在只要求电机运行在第一象限的生产机械中也获得普遍应用。
绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统主回路接线原理图如图所示。
转子在不同的转速下感应出转差频率的电压，经一组不控的三
相桥式变流器变成直流电压，此电压再经一组全控桥式变流器实现有源逆变，把电能（转差功率）馈送回电网中去。
改变逆变角的大小，即可改变馈送回电网电能的多少，从而达到改变电机转速的目的。
异步电机的调速方法
异步电机的调速方法1. 概述异步电机是一种常见的交流电动机，广泛应用于工业生产和家庭用电中。
调速是控制电机转速的关键技术之一，可以实现对电机转速的精确控制，满足不同工况下的需求。
本文将介绍异步电机的调速方法及其原理。
2. 异步电机的基本原理异步电机由定子和转子组成。
定子上绕有三相对称分布的绕组，通过交流电源提供激磁磁场；转子则由导体棒组成，在激磁磁场作用下旋转。
当定子绕组通以三相对称交流电时，在定子中产生旋转磁场，由于转子导体棒受到旋转磁场的作用，因而也发生了旋转运动。
3. 异步电机调速方法3.1 常见调速方法异步电机常见的调速方法包括： - 变频调速 - 极数变换调速 - 转子阻抗调速 - 转子电压调制调速 - 串联谐振回路调速3.2 变频调速原理变频调速是通过改变电源频率来调整异步电机的转速。
将交流电源通过变频器进行变频，输出不同频率的交流电给异步电机，从而改变其转速。
变频调速具有调速范围广、精度高、运行平稳等优点。
3.3 极数变换调速原理极数变换调速是通过改变定子和转子的绕组连接方式来改变电机的极数，进而实现转速的调节。
通过切换不同的绕组连接方式，可以改变磁场旋转的速度，从而实现转速的调节。
3.4 转子阻抗调速原理转子阻抗调速是通过改变转子回路中的阻抗来控制电机的转速。
通过在转子回路中串联或并联不同阻抗元件，可以改变回路参数，从而影响电机的运行状态和转速。
3.5 转子电压调制调速原理转子电压调制调速是通过改变转子绕组上的电压波形来实现对电机转速的控制。
通过控制逆变器输出波形的幅值和相位，可以改变绕组中产生的磁场分布，从而影响电机运行状态和转速。
3.6 串联谐振回路调速原理串联谐振回路调速是通过串联一个谐振回路来改变电机的转速。
当谐振回路的谐振频率与电机转子的旋转频率相匹配时，电机将处于共振状态，从而实现对电机转速的控制。
4. 调速方法选择与应用不同的调速方法适用于不同的工况和需求。
在选择和应用调速方法时，需要考虑以下因素： - 调速范围：不同调速方法的调速范围有所差异，根据实际需求选择合适的调速范围。
论述绕线式异步电机转子回路串电阻调速
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。