模塊三異步電機(jī)課件

模塊三

交流異步電動機(jī)

三相異步電動機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)

三相異步電機(jī)主要用作電動機(jī)，拖動各種生產(chǎn)機(jī)械。結(jié)構(gòu)簡單、制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低，效率高，得以廣泛應(yīng)用。但是，功率因數(shù)低、起動和調(diào)速性能差。交流異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的電力拖動第一單元三相異步電動機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)下面是它主要部件的拆分圖。

右圖是一臺三相鼠籠型異步電動機(jī)的外形圖。1.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)一、定子部分定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成——導(dǎo)磁部分。定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)——導(dǎo)電部分。機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。二、轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組：1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組。2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。三、氣隙定、轉(zhuǎn)子之間的空氣隙轉(zhuǎn)軸及軸承：支撐轉(zhuǎn)子定子三相繞組的結(jié)構(gòu)完全對稱，一般有6個出線端U1、U2、V1、V2、W1、W2置于機(jī)座外部的接線盒內(nèi)，根據(jù)需要接成星形（Y）或三角形（Δ），如圖所示。也可將6個出線端接入控制電路中實(shí)現(xiàn)星形與三角形的換接。鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動機(jī)鼠籠型異步電動機(jī)如使磁極以n1的速度逆時針旋轉(zhuǎn)，形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就會切割磁力線而感應(yīng)電動勢。在感應(yīng)電動勢的作用下，導(dǎo)體中就有電流流通。載流導(dǎo)體在磁場中將受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子以n的速度旋轉(zhuǎn)起來。（n<n1)這也是異步的由來。1.2三相異步電動機(jī)的基本工作原理演示：一、基本工作原理三相對稱繞組：——互差120度空間電角度。三相對稱電流：——互差120度時間電角度。U1U2V1V2W1W2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生規(guī)定：電流由線圈的首端流入、末端流出為正，反之為負(fù)。流入端用⊕表示，流出用⊙表示。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向：由上分析各個瞬間磁場變化可以看出，當(dāng)通入三相繞組中電流的相序?yàn)閕u?iv?

iw，旋轉(zhuǎn)磁場在空間是沿繞組始端U?V?W方向旋轉(zhuǎn)，即按順時針方向旋轉(zhuǎn)。如果把通入三相繞組的電流相序變?yōu)閕u?

iw?

iv，則旋轉(zhuǎn)磁場將按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。由此可見，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是由通入三相繞組中電流相序決定的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速）n1：取決于電源頻率（f1)和旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)（p），即U2U1W2V1W1V2n1.電生磁：三相對稱繞組通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。2.磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。3.電磁力：轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。轉(zhuǎn)動原理轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，電機(jī)理想空載時，作為電動機(jī)，轉(zhuǎn)速在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0～1范圍內(nèi)變。負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：額定運(yùn)行時，轉(zhuǎn)差率一般在0.01～0.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速。

同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：對分析電機(jī)運(yùn)行有重要意義哦！轉(zhuǎn)差率二、異步電動機(jī)的銘牌和主要系列1.型號例:銘牌型號、額定值和有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)2.額定值額定運(yùn)行狀態(tài)時加在定子繞組上的線電壓.（220D/380Y）額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。在額定運(yùn)行狀態(tài)下流入定子繞組的線電流.額定運(yùn)行時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速.加在定子繞組上電壓的允許頻率絕緣等級電機(jī)內(nèi)部所有絕緣材料允許的最高溫度等級定額電機(jī)額定運(yùn)行時的持續(xù)時間防護(hù)等級提示電機(jī)防止雜物與水進(jìn)入的能力噪聲量及震動量主要系列Y系列：一般用途的小型籠型異步電機(jī)YR系列：繞線型三相異步電機(jī)YD系列：變極多速三相異步電機(jī)YQ系列：高起動轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)YZ和YZR系列：起重和冶金用三相異步機(jī)YB系列：防爆式籠型異步電機(jī)YCT系列：電磁調(diào)速異步電機(jī)Y2和Y3系列：是Y系列的升級換代產(chǎn)品單元小結(jié)定子部分定子鐵心定子繞組機(jī)座及端蓋轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸及軸承氣隙結(jié)構(gòu)：工作原理：三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流；轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。銘牌和主要系列第二單元三相異步電動機(jī)的電力拖動2.1三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系，即n=f(Tem)。由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)差率s之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動機(jī)的機(jī)械特性通常用表示。電磁轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系可用下式表示：C：是與電動機(jī)結(jié)構(gòu)和電源頻率有關(guān)的常數(shù)。R2：為轉(zhuǎn)子繞組電阻；X20為轉(zhuǎn)子靜止時的感抗；通常也為常數(shù)。對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率可求得：

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線最大轉(zhuǎn)矩Tm:過載能力：起動轉(zhuǎn)矩：起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：1.固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指電動機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機(jī)械特性。幾個特殊點(diǎn)：起動點(diǎn)A:最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B:額定運(yùn)行點(diǎn)C：同步運(yùn)行點(diǎn)D：sn0nNsNnmsm10TNTstTmTemABCDn1異步電動機(jī)的機(jī)械特性也分固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性2.人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm

下降后,和均下降,但不變。

如果電機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行,下降后,下降,增大,轉(zhuǎn)子電流因增大而增大,導(dǎo)致電機(jī)過載。長期欠壓過載運(yùn)行將使電機(jī)過熱，減少使用壽命。

降壓時的人為機(jī)械特性串電阻后,、不變，增大。在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加。當(dāng)時，若再增加電阻，減小。串電阻后，機(jī)械特性線性段斜率變大，特性變軟。

除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對數(shù)等人為機(jī)械特性。10TstTmTems

n0n1smR2TstsmR2+Rs轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機(jī)械特性2.2三相異步電動機(jī)的起動

起動指電動機(jī)接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程.對電動機(jī)的起動性能要求：（1）起動電流要小，以減小對電網(wǎng)的沖擊。（2）起動轉(zhuǎn)矩要大，以加速起動過程，縮短起動時間。一、三相籠型異步電動機(jī)的起動兩種起動方法：直接起動和降壓起動1.直接起動直接起動就是將電動機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電源上起動電機(jī)，故又稱全壓起動。這種起動方法最簡單，不需要復(fù)雜的起動設(shè)備，但是它的起動性能恰好與所要求的相反，即起動電流大，而起動轉(zhuǎn)矩不大適用于小容量電動機(jī)起動（7.5KW以下）降壓起動的目的是限制起動電流。起動時通過起動設(shè)備使加到電機(jī)定子繞組上的電壓小于額定電壓，待電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值后，再使定子繞組承受額定電壓，保證電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定工作。2.降壓起動Y－△降壓起動只適用于正常運(yùn)行時定子繞組為三角形連接的電動機(jī)起動接線原理圖如下圖起動時Y接；運(yùn)行時△接。起動電流關(guān)系:Y-△降壓起動多用于空載或輕載起動起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系:特點(diǎn)：起動設(shè)備簡單，操作方便，但僅適用于角形連接的電動機(jī)。起動轉(zhuǎn)矩也減小。直接起動時的起動電流：降壓后二次側(cè)起動電流：變壓器一次側(cè)電流：電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。自耦變壓器降壓起動二、三相繞線型異步電動機(jī)的起動

在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。

為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻。---稱為電阻分級起動轉(zhuǎn)子回路串電阻起動

電動機(jī)由a點(diǎn)開始起動，經(jīng)b→c→d→e→f→g→h，完成起動過程。起動過程T1：稱為最大加速轉(zhuǎn)矩，一般取T1＝（0.7～0.85）TmT2：稱為切換轉(zhuǎn)矩，一般取T2＝（1.1～1.2）TL頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器

起動時，S2斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器,S1閉合，電機(jī)通電開始起動。起動時,,頻敏變阻器鐵損大,反映鐵損耗的等效電阻大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著上升,減小,鐵損減少,等效電阻減小,相當(dāng)于逐漸切除,起動結(jié)束,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。

轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動2.3三相異步電動機(jī)的制動一、能耗制動實(shí)現(xiàn)：制動時，S1斷開,電機(jī)脫離電網(wǎng)，同時S2閉合,在定子繞組中通入直流勵磁電流。+－UNS

直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。

制動過程中，轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上——能耗制動。NSnTemA0n1C1B23

對籠型異步電動機(jī),可以增大直流勵磁電流來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。

對繞線型異步電動機(jī),可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。能耗制動廣泛用于要求平穩(wěn)準(zhǔn)確停車的場合；也廣泛應(yīng)用于礦井提升及起重運(yùn)輸機(jī)械等場合，用來限制重物下降的速度。1.電源兩相反接的反接制動二、

反接制動實(shí)現(xiàn)：將電動機(jī)電源兩相反接可實(shí)現(xiàn)反接制動。機(jī)械特性由曲線1變?yōu)榍€2，工作點(diǎn)由A→B→C，n=0,制動過程結(jié)束。繞線式電動機(jī)在定子兩相反接同時,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩,曲線3。2.倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動條件:適用于繞線式異步電動機(jī)帶位能性負(fù)載下放重物時，以獲得穩(wěn)定的下放速度。實(shí)現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻RB。電機(jī)工作點(diǎn)由A→B→C，n=0，制動過程開始，電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到D點(diǎn)。在第四象限才是制動狀態(tài)。三、回饋制動實(shí)現(xiàn)：電動機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使n>n1.1.下放重物時的回饋制動Tem?+Tem

回饋制動狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)。在下放開始時，|n|<|n1|，電機(jī)仍處于電動狀態(tài)，工作點(diǎn)沿機(jī)械特性曲線2第三象限變化，至n=－n1、Tem＝0，然而在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)速將繼續(xù)升高并超過同步轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性進(jìn)入第四象限，|n|>|n1|，電磁轉(zhuǎn)矩改變方向成為制動轉(zhuǎn)矩，因而限制了轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，直到D點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行，勻速下放重物。在這個過程中，電動機(jī)將機(jī)械能變?yōu)殡娔芑仞佀徒o電網(wǎng)——回饋制動。為了限制下放速度，轉(zhuǎn)子回路串入的電阻值不應(yīng)太大，或不串電阻2.變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。電機(jī)工作點(diǎn)由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，，電機(jī)處于回饋制動狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時，機(jī)械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)椤；仞佒苿咏?jīng)濟(jì)性能好，但只有特定狀態(tài)時才能實(shí)現(xiàn)制動，且只能限制轉(zhuǎn)速，不能制停。2.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對數(shù)調(diào)速。（2）改變電源頻率調(diào)速。（3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。一、變極調(diào)速1.變極原理變極調(diào)速只用于籠型電動機(jī)。以4極變2極為例：U相兩個線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場（2p=4）反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場（2p=2）可見，變極原理就是：使定子每相的一半繞組中的電流改變方向，就可改變極對數(shù)2.三種常用變極接線方式Y(jié)→反并YY，2p-pY→反串Y，2p-p?→YY，2p-p注意：當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序，以保證電機(jī)轉(zhuǎn)向不變3.變極調(diào)速時容許輸出

容許輸出時是指保持電流為額定值條件下，調(diào)速前、后電動機(jī)軸上輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。（1）Y-YY聯(lián)結(jié)方式Y(jié)-YY后,極數(shù)減少一半,轉(zhuǎn)速增大一倍,即，保持每一繞組電流為,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為

可見，Y-YY聯(lián)結(jié)方式時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出功率增大一倍，而容許輸出轉(zhuǎn)矩保持不變，所以這種變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。（2）?-YY聯(lián)結(jié)方式?-YY后,極數(shù)減少一半,轉(zhuǎn)速增大一倍,即，保持每一繞組電流為,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為

可見，?-YY聯(lián)結(jié)方式時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出功率近似不變，而容許輸出轉(zhuǎn)矩近似減少一半，所以這種變極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負(fù)載。同理可以分析，正串Y-反串Y聯(lián)結(jié)方式的變極調(diào)速屬恒功率調(diào)速。4.變極調(diào)速時的機(jī)械特性Y-YY聯(lián)結(jié)方式△-YY聯(lián)結(jié)方式

變極調(diào)速時，轉(zhuǎn)速成倍變化，調(diào)速的平滑性較差,但具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性好,既可用于恒功率負(fù)載又可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，所以對于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、通風(fēng)機(jī)、升降機(jī)等都采用多速電動機(jī)拖動。二、變頻調(diào)速

當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本與電源頻率f1正比，連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，可以平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是單一調(diào)節(jié)電源頻率，將導(dǎo)致電動機(jī)運(yùn)行性能的惡化。因此，為了使電動機(jī)能保持較好的運(yùn)行性能，要求在調(diào)節(jié)頻率f1的同時

，改變定子電壓U1。所以要實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)的變頻調(diào)速，必須有能夠同時改變電壓和頻率的供電電源。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，所以目前變頻調(diào)速得到了廣泛的應(yīng)用。變頻器本身價格較貴，但它可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較平滑的無極調(diào)速，且具有硬的機(jī)械特性，是一種較理想的調(diào)速方法。變頻調(diào)速的特點(diǎn)1)機(jī)械特性基本平行，屬硬特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好。2)運(yùn)行時s小，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率高。3)可以連續(xù)調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。優(yōu)點(diǎn)：具有良好的調(diào)速性能。缺點(diǎn)：需一套性能優(yōu)良變頻電源。應(yīng)用：冶金，化工，機(jī)械制造業(yè)，采礦等。三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速1.繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速繞線電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻時的機(jī)械特性從機(jī)械特性看，轉(zhuǎn)子串電阻時，同步速和最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大。當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的增大而減小。2.繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的串級調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接一個與轉(zhuǎn)子電動勢同頻率的附加電動勢。通過改變的幅值和相位，也可實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這就是串級調(diào)速。改變電動機(jī)的電壓時，機(jī)械特性為3.調(diào)壓調(diào)速

調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，它最適用于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小的負(fù)載，如風(fēng)機(jī)類負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最不適用恒功率負(fù)載。4.電磁調(diào)速異步電動機(jī)是由電磁滑差離合器與異步電動機(jī)構(gòu)成的一種無級調(diào)速電動機(jī)

交流變頻控制技術(shù)1．變頻調(diào)速原理過去傳統(tǒng)的調(diào)速方式是由晶閘管直流電動機(jī)傳動系統(tǒng)所組成，但直流電動機(jī)本身存在一些固有的缺點(diǎn)：直流電動機(jī)造價高、維護(hù)工作量大；受使用環(huán)境制約條件多；最高速度和容量都有一定限制等。交流調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、節(jié)能、高精度和響應(yīng)快速等突出優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在工業(yè)、交通運(yùn)輸、家用電器等各個領(lǐng)域。交流電動機(jī)分為同步電動機(jī)和異步電動機(jī)，異步電動機(jī)又分為籠型異步電動機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。對于同步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)速為：

n=60f/p式中,p為電動機(jī)的極對數(shù)；f為電動機(jī)的定子電源頻率。而對于異步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)速為：

n=60f（1-s）/p式中,s為電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。從上式可以看出，改變極對數(shù)p、轉(zhuǎn)差率s和電源頻率f都可以進(jìn)行調(diào)速。對于同步電動機(jī)來說，運(yùn)行中改變極對數(shù)p會引起失步；對于異步電動機(jī)來說，改變極對數(shù)p是有級調(diào)速。改變轉(zhuǎn)差率s大部分是耗能調(diào)速，唯有改變電源頻率調(diào)速是交流電動機(jī)較為理想的調(diào)速方式。

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但是只改變電源頻率并不能使交流電動機(jī)得到經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行，原因是異步電動機(jī)是鐵磁結(jié)構(gòu)。對于任何具有鐵磁結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備，只有使它的磁通保持為額定值，才能使鐵磁材料得到充分利用，對于異步電動機(jī)，有如下的關(guān)系式：

U≈E=4.44fNKWΦ

式中,U為定子相電壓；E為定子電動勢；f為定子電源頻率；N為定子每相繞組的匝數(shù)；KW為繞組系數(shù)；Φ為異步電動機(jī)的每極氣隙磁通。在變頻調(diào)速時，為了得到所需的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)的鐵磁材料得到充分利用，應(yīng)盡可能地使氣隙磁通恒定為額定磁通。由上式可知，為保持氣隙磁通Φ近似不變，在調(diào)節(jié)定子電源頻率f時必須同時改變定子電壓U，即U／f=常數(shù)。為此，用于交流電動機(jī)變頻調(diào)速的變頻器實(shí)際上都是變壓變頻器，即VVVF。由于電動機(jī)的電壓不能超過額定電壓，因此，在基頻以上調(diào)頻時，電壓U只能保持在額定電壓，當(dāng)電壓U一定時，電動機(jī)的氣隙磁通Φ由隨著頻率f的升高成比例下降，類似直流電動機(jī)的弱磁調(diào)速，因此，基頻以上的調(diào)速屬于恒功率調(diào)速。

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2．變頻器的主電路結(jié)構(gòu)及工作原理變頻器的主電路分為兩種交═交變頻交═直═交變頻下面以應(yīng)用較多的交═直═交變頻主電路為例加以說明。變頻器的主電路是從整流到逆變的整個功率電路，如圖所示。

交流變頻控制技術(shù)交流變頻控制技術(shù)工頻電源由R、S、T端輸入，從U、V、W端逆變輸出，各部分的結(jié)構(gòu)和工作原理說明如下：（1）整流及濾波電路圖中VD1～VD6為6只整流二極管，將三相工頻交流電全波整流為直流電；C1、C2為濾波電容，將整流后的直流電進(jìn)行濾波；R2、R3為均壓電阻，使兩只電容上的電壓相等；開關(guān)S和電阻R1在電路剛通電時起保護(hù)作用。電源剛接通時，由于電容C1、C2兩端的初始電壓為零，相當(dāng)