同步电动机调速电路分析(同步电动机调速电路分

1. 同步电动机调速电路分析原理

三相异步电机变频调速的工作原理 

　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交―直―交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 

2. 交流同步电机调速系统

　　1、变极对数调速方法：改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速。

　　2、变频调速方法：使用变频器改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

　　3、串级调速方法：串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。

　　大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速。

3. 三相异步电动机调速原理图

1.三相异步电动机工作方式有哪三种

1、软起动，软起动就是采用一个交流调压器，它利用了晶闸管的移相调压原理来实现对电动机的调压启动，主要用于电动机的启动控制，具有过电流保护，电机过载、失压、过压、断相、接地故障保护。该起动方式适合各种功率值的三相交流异步电动机包括六根和三根连接方式的起动控制。

2、直接起动，此种起动方式是电机起动方式中最基础最简单的，首先借助用刀开关使电动机与电网进行连接，此时在额定电压下电动机起动并运行起来，起动时间短，但起动时的转矩较小，电流较大，比较适合应用在容量小的电动机起动。

3、降压起动，由于直接起动存在较大的缺点，降压起动随之产生。这种起动方式适用的起动环境为空载和轻载这两种情况，由于降压起动方式是在同时实现了限制起动转矩和起动电流的，因此起动工作结束后需要使工作的电路恢复到额定状态。

2.三相异步电动机的三种调速方法

1、变极对数调速方法

这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼式电动机定子极对数达到调速目的。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

2、变频调速方法

变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交—直—交变频器。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

3、串级调速方法

串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速。本方法适合于在风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

4. 三相异步电动机的调速电路图

你讲的变极调速，就是改变电机定子绕组的极对数来实现调速的。这种方法要改变定子绕组的联接方式，如四极变成八极，额定转速就由原来的1450变成了730转/分。

这种方法最大的缺点是，绕组制造抽头多，而且变速范围太广，现在很少釆用。目前用得最多的是变频调速，利用电子线路很容易，且方便。

5. 同步电机控制原理

同步电动机是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场互相效果而发生转矩，以同步转速旋转的沟通电动机。

　　转子转速与定子旋转磁场的转速相同的沟通电动机。其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满意n=60f/p。转速n挑选于电源频率f，故电源频率必守时，转速不变，且与负载无关。具有作业安稳性高和过载才调大等特征。常用于多机同步传动体系、精细调速稳速体系和大型设备（如轧钢机）等。

同步电动机是归于沟通电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所发生的旋转磁场的速度是相同的，所以称为同步电动机。正由于这么，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在许多时分，同步电动机是用以改进供电体系的功率因数的

6. 异步电动机调速控制原理

三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率 f 、电动机的极对数 p 及转差率 s 均可太到改变转速 的目的。从调速的本质来看， 不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速 或不改变同步转两种。 在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电 阻调速、转波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合 器等调速。 改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机， 改变定子电压、 频 率的变频调速有能无换向电动机调速等。 从调速时的能耗观点来看， 有高效调速方法与低效调速方法两种： 高效调速指时 转差率不变， 因此无转差损耗， 如多速电动机、 变频调速以及能将转差损耗回收 的调速方法（如串级调速等） 。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电 阻调速方法， 能量就损耗在转子回路中； 电磁离合器的调速方法， 能量损耗在离 合器线圈中； 液力偶合器调速， 能量损耗在液力偶合器的油中。 一般来说转差损 耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。 一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到 调速目的，特点如下： 具有较硬的机械特性，稳定性良好； 无转差损耗，效率高； 接线简单、控制方便、价格低； 有级调速，级差较大，不能获得平滑调速； 可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。 本方法适用于不需要无级调速的生产机械， 如金属切削机床、 升降机、起重设备、 风机、水泵等。 二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率， 从而改变其同步转速的调速方法。 变频调速系统主 要设备是提供变频电源的变频器， 变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频 器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点： 效率高，调速过程中没有附加损耗； 应用范围广，可用于笼型异步电动机； 调速范围大，特性硬，精度高； 技术复杂，造价高，维护检修困难。 本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。 三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差， 达到调 速的目的。 大部分转差功率被串入的附加电势所吸收， 再利用产生附加的装置， 把吸收的转 差功率返回电网或转换能量加以利用。 根据转差功率吸收利用方式， 串级调速可分为电机串 级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为： 可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高； 装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速 70％－ 90％的生产机械 上； 调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产； 晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。 本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。 四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻， 使电动机的转差率加大， 电动机在较低的转速下运行。 串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单， 控制方便，但转差功率以发热的形 式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。 五、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时， 可以得到一组不同的机械特性曲线， 从而获得不同转速。 由于 电动机的转矩与电压平方成正比， 因此最大转矩下降很多， 其调速范围较小， 使一般笼型电 动机难以应用。 为了扩大调速范围， 调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机， 如专供调 压调速用的力矩电动机， 或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。 为了扩大稳定运行范围， 当 调速在 2：1 以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。 调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗 器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点： 调压调速线路简单，易实现自动控制； 调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。 调压调速一般适用于 100KW 以下的生产机械。 六、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、 电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器） 三部分组成。直 流励磁电源功率较小， 通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成， 改变晶闸管的导通角， 可 以改变励磁电流的大小。 电磁转差离合器由电枢、 磁极和励磁绕组三部分组成。 电枢和后者没有机械联系， 都能自由 转动。 电枢与电动机转子同轴联接称主动部分， 由电动机带动； 磁极用联轴节与负载轴对接 称从动部分。 当电枢与磁极均为静止时， 如励磁绕组通以直流， 则沿气隙圆周表面将形成若 干对 N、S 极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁 极间相对运动， 因而使电枢感应产生涡流， 此涡流与磁通相互作用产生转矩， 带动有磁极的 转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速 N1，这是一种转差调速方式，变动转差 离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点： 装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便； 调速平滑、无级调速； 对电网无谐影响； 速度失大、效率低。 本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。 七、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置， 一般由泵轮和涡轮组成， 它们统称工作轮， 放在密封壳体 中。壳中充入一定量的工作液体， 当泵轮在原动机带动下旋转时， 处于其中的液体受叶片推 动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力， 使其带动生产机械运转。 液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。 在 工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为： 功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要； 结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低； 尺寸小，能容大； 控制调节方便，容易实现自动控制。 本方法适用于风机、水泵的调速。

7. 交流调速同步电动机

交流电机调速器可以在输出端整流调节直流电机。当时一般情况下可以直接使用，不用调。 交流电机调速： 　　在实际应用中，交流电动机总是与生产机械相联系，形成电力拖动系统。不同的生产机械要求不同的速度，即使同一个生产机械在不同的运行工况下，也需要不同的速度，因而需要对拖动系统的运行速度加以调节，即产生了交流电动机调速.交流电动机，尤其是笼型感应电动机，由于没有机械换向装置，结构简单、运行可靠、维护方便、造价低廉，且有良好的节能效果，在单机容量和速度极限等方面都比直流电动机高;特别是在灰尘多、有爆炸危险的恶劣环境里，交流电动机更为适用。但交流电动机的调速性能不如直流电动机好，在很长一段时间内，交流电动机只能作恒速运行。解决交流电动机的调速问题，一直是电力拖动工作者所关注和研究的课题。发展简史早在20世纪30年代，不少学者就提出了各种交流调速系统，企图改善交流电动机的调速性能。

8. 三相异步电动机的起动与调速原理

三相异步电动机的转速公式为:

n=60f/P

f是电源频率（赫兹）P是定子磁极对数。

从公式可知，只要f和P任意一个改变，都可实现异步电动机的调速。因此，异步电动机的调速方法有:

1、变极（改变磁极对数）调速

这种调速的定子绕组比较特殊，有多个引出端，通过不同的连接方式，达到变极的目，

2、变频（改变电源频率）调速

这是现在普遍采用调速方法，可实现无级调速。现在高层供水都是采用变频调速电机拖动，取消了传统的水塔。

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