机械设备电气控制
11
南通工学院机械工程系
5 交流调速系统
? 交流调速原理
异步电动机的转速
式中 n0— 同步转速
f1— 电源频率
p — 磁极对数
s — 转差率
)1(60)1( 10 sp fsnn ????
? 交流调速的方法
1、改变定子电源频率 f1
? 变频调速
2、改变转差率 s
? 调阻调速
? 调压调速
? 串级调速
? 电磁离合器调速
3、改变磁极对数
? 多速电机
5.1 串级调速系统
?绕线转子异步电动机的调速方式
? 串电阻调速：在转子回路中外串电阻，利用
消耗于外串电阻中的功率来改变转差率，从
而调节速度，属于耗能调速。 缺点,效率低，
机械特性硬度降低，有级调速。
? 串级调速：在转子回路中串入附加电势，通
过改变附加电势的大小，转子电流会发生变
化，可改变电动机转速；同时，利用附加电
势装置吸收转子的转差功率，将其变为机械
功率送回到电动机轴上，或将其回馈交流电
网，则提高设备效率。 优点,效率高，无级
调速，较硬的机械特性。
一、串级调速的工作原理
? 串入 Ef前
? 串入 Ef（与 sE20频率
相同，相位相同或相
反）后
（ 同相取,+”，反相取
,+” ）
2
20
2
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一、串级调速的工作原理
? 串入反相 Ef→I2↓→M2↓→ M2 ＜ M → n ↓ →s↑→
I2 ↑→ M2 ↑→ M2 =M 减速结束
? 串入同相 Ef→I2↑→M2↑→ M2 ＞ M → n ↑ →s↓→
I2 ↓→ M2 ↓→ M2 =M 增速结束
2
20
2
1
222
c os
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EsE
I
n
nn
s
ICM
f
M
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二、串级调速的主要类型
1、机械串级调速系统
? 利用直流电动机的反电动势 E作为串级调速系
统中的引入附加电势 Ef
二、串级调速的主要类型
2、晶闸管串级调速系统
? 利用利用晶闸管整流装置产生附加直流电势，
作为引入附加电势 Ef
三、晶闸管串级调速系统的构成
? 转速开环串级调速系统
三、晶闸管串级调速系统的构成
? 双闭环串级调速系统
5.2 变频调速系统
一,晶闸管变频器工作
1、单相交 — 直 — 交变频器
? 整流器：将交流电源（恒频恒压）整流为幅值可调
的直流电 Ud,
? 滤波器：减小直流电压 Ud的波动。
? 逆变器：将直流电 Ud逆变为频率可调的交流电 u0。
2、三相交 — 直 — 交变频器
?交 — 直 — 交变频器类型（根据滤波方式分）
? 电压型变频器（电容器滤波）
? 电流型变频器（电抗器滤波）
二、变频调速的原则
1、恒磁通变频调速
? 保持 U1/f1=常数，实质为保持磁通基本不变
二、变频调速的原则
2、恒转矩变频调速
? 保持 E1/f1=常数，实质为保持转矩不变
二、变频调速的原则
3、恒功率变频调速
? 保持 常数，功率不变
?异步电动机变频调速时，在额定频率（转速）
以下采用恒转矩调速，在额定频率（转速）
以上采用恒功率调速。
?11 / fU
三、脉宽调制（ PWM） 变频器工作原理
1、组成：
? 二极管整流器：将交流电压转变为恒定不变
的直流电压 Ud
? 滤波器：减小直流电压 Ud的波动
? 功率晶体管逆变器：将直流电压逆变为频率
和电压同时可调的交流电压
2、简单 PWM逆变器的工作原理
3、高频 PWM逆变器的工作原理
P.131
5-1
5-5
作 业
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南通工学院机械工程系
5 交流调速系统
? 交流调速原理
异步电动机的转速
式中 n0— 同步转速
f1— 电源频率
p — 磁极对数
s — 转差率
)1(60)1( 10 sp fsnn ????
? 交流调速的方法
1、改变定子电源频率 f1
? 变频调速
2、改变转差率 s
? 调阻调速
? 调压调速
? 串级调速
? 电磁离合器调速
3、改变磁极对数
? 多速电机
5.1 串级调速系统
?绕线转子异步电动机的调速方式
? 串电阻调速：在转子回路中外串电阻，利用
消耗于外串电阻中的功率来改变转差率，从
而调节速度，属于耗能调速。 缺点,效率低，
机械特性硬度降低，有级调速。
? 串级调速：在转子回路中串入附加电势，通
过改变附加电势的大小，转子电流会发生变
化，可改变电动机转速；同时，利用附加电
势装置吸收转子的转差功率，将其变为机械
功率送回到电动机轴上，或将其回馈交流电
网，则提高设备效率。 优点,效率高，无级
调速，较硬的机械特性。
一、串级调速的工作原理
? 串入 Ef前
? 串入 Ef（与 sE20频率
相同，相位相同或相
反）后
（ 同相取,+”，反相取
,+” ）
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一、串级调速的工作原理
? 串入反相 Ef→I2↓→M2↓→ M2 ＜ M → n ↓ →s↑→
I2 ↑→ M2 ↑→ M2 =M 减速结束
? 串入同相 Ef→I2↑→M2↑→ M2 ＞ M → n ↑ →s↓→
I2 ↓→ M2 ↓→ M2 =M 增速结束
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二、串级调速的主要类型
1、机械串级调速系统
? 利用直流电动机的反电动势 E作为串级调速系
统中的引入附加电势 Ef
二、串级调速的主要类型
2、晶闸管串级调速系统
? 利用利用晶闸管整流装置产生附加直流电势，
作为引入附加电势 Ef
三、晶闸管串级调速系统的构成
? 转速开环串级调速系统
三、晶闸管串级调速系统的构成
? 双闭环串级调速系统
5.2 变频调速系统
一,晶闸管变频器工作
1、单相交 — 直 — 交变频器
? 整流器：将交流电源（恒频恒压）整流为幅值可调
的直流电 Ud,
? 滤波器：减小直流电压 Ud的波动。
? 逆变器：将直流电 Ud逆变为频率可调的交流电 u0。
2、三相交 — 直 — 交变频器
?交 — 直 — 交变频器类型（根据滤波方式分）
? 电压型变频器（电容器滤波）
? 电流型变频器（电抗器滤波）
二、变频调速的原则
1、恒磁通变频调速
? 保持 U1/f1=常数，实质为保持磁通基本不变
二、变频调速的原则
2、恒转矩变频调速
? 保持 E1/f1=常数，实质为保持转矩不变
二、变频调速的原则
3、恒功率变频调速
? 保持 常数，功率不变
?异步电动机变频调速时，在额定频率（转速）
以下采用恒转矩调速，在额定频率（转速）
以上采用恒功率调速。
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三、脉宽调制（ PWM） 变频器工作原理
1、组成：
? 二极管整流器：将交流电压转变为恒定不变
的直流电压 Ud
? 滤波器：减小直流电压 Ud的波动
? 功率晶体管逆变器：将直流电压逆变为频率
和电压同时可调的交流电压
2、简单 PWM逆变器的工作原理
3、高频 PWM逆变器的工作原理
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作 业
