《电机与电气控制技术》课件-4-4 三相异步电动机的调速

交流电机的结构与运行任务四

三相异步电动机的调速（1）课程导入异步电动机的转速公式：n=60f1/p×(1-s)变极调速通过改变定子绕组的磁极对数`p`来调速变频调速通过改变电源频率`f₁`来调速变转差率调速通过改变转差率`s`来调速我国制造业正朝着高端化、智能化转型掌握高效可靠的电机调速技术，是助力工业节能降耗、推动装备制造业升级的关键一、变极调速原理：通过改变定子绕组的连接方式，来改变旋转磁场的极对数`p`。当改变定子绕组的极对数时，改变了旋转磁场的转速，即可改变电机的转速，若极对数增加一倍，则同步速下降一半。绕组折算：❖该调速方法只能做到一级一级地改变转速，属于有级调速改变定子绕组接线，使每相的绕组中有一半绕组反向，即可实现变极。

一、变极调速四极时一相绕组的连接（a)连接图（b)展开图一、变极调速两极时一相绕组的连接（a)连接图（b)展开图一、变极调速❖

优点效率高、控制设备简单❖

缺点速度不能平滑调节，属于有级调速多速电机双速风机机床主轴二、变频调速为了在调速时充分利用电机磁路，我们通常希望主磁通Φm保持额定值不变。核心原则：U1≈E1=4.44f1N1kΦm公式：变频调速：异步电动机调速的发展方向要维持Φm恒定，就要求U1/f1=常数——电压要随频率成比例地调节二、变频调速1.恒转矩调速恒转矩调速：指整个调速过程中电机的输出转矩维持恒定在基频以下调速时，采用U1/f1恒定的控制方式恒转矩变频调速时电机的最大转矩保持不变传送带起重机2.恒功率调速在基频以上调速时，由于电压无法再升高，只能保持电压额定不变，单独升高频率此时磁通Φm会减弱，转矩下降，但输出功率基本恒定，适用高速时要求恒功率的场合由最大转矩将随频率的上升而下降变频调速实现了平滑无级、宽范围、高效率的调速，是现代电气传动系统的核心总结

变极调速有级、简单、经济，适用于不要求平滑调速的场合

变频调速无级、高效、性能最优，是现代化的主流方案

变转差率调速方式多样，其中串级和双馈调速性能较好，但结构复杂转子串电阻简单能耗大三种方法各有优劣，选型时需结合实际场景，综合考量效率、成本、精度等因素总结从有级到无级的技术演进，是我国工业技术从追赶到引领的缩影电机调速技术的创新与应用，直接关系到能源节约、产业升级和国家核心竞争力“精益求精、绿色发展”未来在工作中，以科技创新为抓手，兼顾性能与环保为我国装备制造业的自主可控、高质量发展添砖加瓦结合今天所学，哪些工业场景还能通过优化调速方案实现节能降耗？课后思考交流电机的结构与运行任务四

三相异步电动机的调速（2）目录CONTENTS变转差率调速的四种具体形式//PARTONE//01变转差率调速的原理、优劣与适用场景//PARTTWO//02技术迭代中“提质增效”的工程追求//PARTTHREE//03一、变转差率调速从电机学原理得知，异步电机的电磁转矩与电压的平方成正比。机械特性曲线上的最大转矩和启动转矩会急剧减小，从而在恒转矩负载下，获得较低的稳定运行转速。降低定子电压：❖图示方法的调速范围很窄，轻载时几乎无法调速电机在额定负载下降压时，电机电流将高于额定值，转子电流急剧增大，导致电机过热，过载运行主要应用于对调速性能要求不高的小型风机、泵类负载1.改变定子电压调速改变定子电压调速一、变转差率调速2.转子串电阻调速优点方法简单，初期投资小，调速范围较宽，启动转矩大主要用于频繁启动、短时低速运行的起重设备中缺点串入的电阻会消耗大量电能，效率低机械特性变软，转速稳定性差改变转子电阻调速

在转子回路中串入不同的电阻，电阻越大，特性越软，同样负载转矩下，转速越低一、变转差率调速3.串级调速转子带变频器的串级调速系统

引入一附加感应电动势实现调速，并将原本消耗于电阻上的电能转化为机械能或回送电网的电能。

串级调速是在转子回路中接入功率变换装置转子侧的转差频率交流电先被整流成直流，再通过逆变器变回工频交流电回馈电网这种方法相比串电阻调速，效率大大提高，但设备初期投资较高通过控制逆变器角度，可改变等效反电动势，实现平滑调速一、变转差率调速4.双馈调速01.改变注入电流的频率，可以实现调速双馈调速在串级调速的基础上更进一步，通过滑环向转子绕组注入一个频率、幅值、相位和相序均可控的三相交流电源。02.改变注入电流相序，可使电机在同步转速以上运行，扩大了调速范围03.调节注入电流的幅值和相位，还可以调节电网侧的功率因数双馈调速技术是现代大功率风机、泵类节能传动和风力发电领域的核心技术总结根据场景精准选择调速方案培养严谨的工程思维传递“科技向善”理念

解决转子串电阻能耗问题而研发的串级调速适配不同负载“恒转矩/恒功率”变频策略赋能风电领域的双馈调速总结在实际工程应用中，没有绝对最优的方案，只有最适配的选择。综合考量