第十二章 三相异步电动机的调速由异步电动机转速的表达式
16011s fn n s sp
第一节 变极调速
2
星形联结改变成两个并联的星形联结三角形联结改变成两个并联的星形联结
3
Y联结改成 YY联结
Δ 联结改成 YY联结变极调速时，电动机的容许输出功率或转矩在变速前后的关系。输出功率为
2 1 1 13 c o sP P U I
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
N
N
2 1
2
Y
YY
U I pT
T U I p
当定子绕组从一个三角形联结改成二个星形联结的并联时，极对数也减小一倍,也增加一倍。两种联结法的功率比为
sn
N2 Δ
2N
3 3 0,8 6 6
22YY
UIP
P U I
4
第二节 变频调速
1f对于恒转矩调速，如果变频装置保证 随 成正比地变化，则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能力，在恒转矩调速下的变频装置一般就是根据这一要求设计的。
xU
2
1
m a x 2
2
1 1 2 12
s
Um
T
R X X R
121 RXX当定子频率较高时
2
m a x
1
U
TC
f
2121 π8/ LLpmC（式中 为常数）
11
UU
ff
定 值可见，恒转矩变频调速时，如能保持 =定值，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 Φ基本不变的要求。
1/Uf?
5
在恒功率调速时
T N N NssP T T 定 值
11
UU
ff
定 值由此可见，在恒功率调速时，如能满足 =定值的条件，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。
如果此时按恒转矩调速满足 =定值的条件，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。
1/Uf?
1/Uf?
161514131211 ffffff
变频调速具有优异的性能，调速范围较大，平滑性较高，变频时按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，
以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。
6
第三节 能耗转差调速一、转子电路串联电阻调速在额定电压时，磁通定值，调速时定值?
2
2
2
1
Ω2
2
2
2
2
N
2
2
N22
X
s
RR
E
X
s
R
E
II
1
Ω2
N
2
s
RR
s
R
定值
N2
2
2
2
N
2
N2
2
2
2
1
Ω2
1Ω2
2 c o s
//
c o s
X
s
R
sR
X
s
RR
sRR
7
当转速降低（ s 增高）时，效率下降，转子损耗功率增高，故经济性不高。
转子电路串联电阻的数值愈大，人为机械特性愈软 。
1 N 2 N 2 N Nc o sTT C I T 定 值转子损耗功率为
22 2 23eP s P I R R
输出功率为
2 1eP P s
2
22
1 1
Δ 1
e
ee
PsP s
P P P s s P
调速时转子电路的效率为转子电路串接不同电阻时的人为特性
8
二、改变定子电压调速改变异步电动机定子电压的人为特性转子电路电阻较高时改变定子电压的人为特性
9
多速电动机在变极变压时的机械特性
10
三、滑差电动机
（一）电磁滑差离合器的调速原理滑差离合器的示意图滑差离合器电枢内涡流的方向与路径当绕组内有电流通过时，
在电枢与感应子之间便有磁通相链，如图中虚线所示。当异步电动机带动电枢旋转时，电枢便以相应的转速在感应子所建立的磁场内旋转，于是电枢的各点上磁通处在不断重复的变化之中，根据电磁感应定律可知，电枢上将出现感应电动势。当感应子也旋转时，此感应电动势为
21 B l RE
11
在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为
21
pp Z
B l R
Z
EI
涡流与感应子磁场相互作用力为 BlIF?
转矩为
212222
pZ
RlBpFRT
如主动与从动部分间没有相对运动，即,则 。因此电枢与感应子间必须存在转速差，这点与异步电动机的工作原理极为相似。其区别仅在于异步电动机的旋转磁场由三相交流电流产生，
而滑差离合器的旋转磁场则由直流电流产生，由于电枢的转动才起旋转磁场的作用。
21 0?T
12
（二）电磁滑差离合器的几种结构类型
1．双电枢无集电环滑差离合器
2．杯形电枢滑差离合器
13
3．爪式无集电环滑差离合器
4
2
12
BI
TKnn
（三）电磁滑差离合器的调速性能
21 PPP
滑差离合器的输入功率
9550
11
1
nTP?
滑差离合器的输出功率
9550
22
2
nTP?
14
TTT 21如果
9550
21 nnTP
T
Pnn 9 5 5 0
12
调速时离合器效率为
s
n
sn
n
n
P
P 11
1
1
1
2
1
2
2?
滑差离合器在实际应用中总是与异步电动机组合在一起的，因此滑差电动机的总效率为
s 1121
可见，滑差电动机的效率随转速之下降而下降,而损耗功率则随转速之下降而增高。
15
四、串级调速
（一）串级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级联接以实现平滑调速，称为串级调速。
异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内引入感应电动势,以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可与转子电动势 方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。fE sE
2
1,与 同相
fE sE2
fE
未引入 时
2
2
22
2
2
2
XsR
sEI
fE
引入 后
2
2
22
2
2
2 XsR
EsEI f
16
fE
未引入 时
sE2fE 超前 90°
17
2,与 反相
fE sE2
2
2
22
2
2
2 XsR
EsEI f
1cos?
sinfE
cosfE
显然，对于右图所示 超前 某一角度的一般情况，可将 分解为二个分量，即与 同相的分量,和超前 90° 的分量,它们既能使电动机调速，又能提高定子的功率因数
fE
sE2
fEsE2
sE2
sE2fE 超前 某一角度转子电路电压相量图
18
（二）串级调速的机械特性
22
2
2
2
222
22
2
2
s i nc o s
sXR
sXjREjEsE
sXjR
EsEI fff
根据相量图异步电动机的转矩为
1 2 1 2c o sT T aT C I C I
转子电流的有功分量
22
2
2
2
2222
2
c o ss i n
sXR
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a
c o ss in1
22
2
2
2
2
22
2
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R
X
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E
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RsE ff
c o ss in1
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2
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D
19
1,时转矩为?90
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s
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mD
mDmD
mD
mD
mD
或
20
（三）晶闸管串级调速的基本原理晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施，
功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很有前途的。
晶闸管串级调速的原理线路图
21
第十二章 结 束
16011s fn n s sp
第一节 变极调速
2
星形联结改变成两个并联的星形联结三角形联结改变成两个并联的星形联结
3
Y联结改成 YY联结
Δ 联结改成 YY联结变极调速时，电动机的容许输出功率或转矩在变速前后的关系。输出功率为
2 1 1 13 c o sP P U I
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
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当定子绕组从一个三角形联结改成二个星形联结的并联时，极对数也减小一倍,也增加一倍。两种联结法的功率比为
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UIP
P U I
4
第二节 变频调速
1f对于恒转矩调速，如果变频装置保证 随 成正比地变化，则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能力，在恒转矩调速下的变频装置一般就是根据这一要求设计的。
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定 值可见，恒转矩变频调速时，如能保持 =定值，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 Φ基本不变的要求。
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5
在恒功率调速时
T N N NssP T T 定 值
11
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定 值由此可见，在恒功率调速时，如能满足 =定值的条件，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。
如果此时按恒转矩调速满足 =定值的条件，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。
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161514131211 ffffff
变频调速具有优异的性能，调速范围较大，平滑性较高，变频时按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，
以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。
6
第三节 能耗转差调速一、转子电路串联电阻调速在额定电压时，磁通定值，调速时定值?
2
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Ω2
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当转速降低（ s 增高）时，效率下降，转子损耗功率增高，故经济性不高。
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1 N 2 N 2 N Nc o sTT C I T 定 值转子损耗功率为
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调速时转子电路的效率为转子电路串接不同电阻时的人为特性
8
二、改变定子电压调速改变异步电动机定子电压的人为特性转子电路电阻较高时改变定子电压的人为特性
9
多速电动机在变极变压时的机械特性
10
三、滑差电动机
（一）电磁滑差离合器的调速原理滑差离合器的示意图滑差离合器电枢内涡流的方向与路径当绕组内有电流通过时，
在电枢与感应子之间便有磁通相链，如图中虚线所示。当异步电动机带动电枢旋转时，电枢便以相应的转速在感应子所建立的磁场内旋转，于是电枢的各点上磁通处在不断重复的变化之中，根据电磁感应定律可知，电枢上将出现感应电动势。当感应子也旋转时，此感应电动势为
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11
在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为
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转矩为
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如主动与从动部分间没有相对运动，即,则 。因此电枢与感应子间必须存在转速差，这点与异步电动机的工作原理极为相似。其区别仅在于异步电动机的旋转磁场由三相交流电流产生，
而滑差离合器的旋转磁场则由直流电流产生，由于电枢的转动才起旋转磁场的作用。
21 0?T
12
（二）电磁滑差离合器的几种结构类型
1．双电枢无集电环滑差离合器
2．杯形电枢滑差离合器
13
3．爪式无集电环滑差离合器
4
2
12
BI
TKnn
（三）电磁滑差离合器的调速性能
21 PPP
滑差离合器的输入功率
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滑差离合器的输出功率
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滑差离合器在实际应用中总是与异步电动机组合在一起的，因此滑差电动机的总效率为
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可见，滑差电动机的效率随转速之下降而下降,而损耗功率则随转速之下降而增高。
15
四、串级调速
（一）串级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级联接以实现平滑调速，称为串级调速。
异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内引入感应电动势,以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可与转子电动势 方向相同或相反，其频率则与转子频率相同。fE sE
2
1,与 同相
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17
2,与 反相
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显然，对于右图所示 超前 某一角度的一般情况，可将 分解为二个分量，即与 同相的分量,和超前 90° 的分量,它们既能使电动机调速，又能提高定子的功率因数
fE
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18
（二）串级调速的机械特性
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根据相量图异步电动机的转矩为
1 2 1 2c o sT T aT C I C I
转子电流的有功分量
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1,时转矩为?90
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2,时转矩为?0
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或
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（三）晶闸管串级调速的基本原理晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施，
功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很有前途的。
晶闸管串级调速的原理线路图
21
第十二章 结 束
