同步电动机变频调速(同步电动机变频调速结果分

1. 同步电动机变频调速结果分析

变频器调节电机转速，主要是通过改变频率来实现的，频率决定了电机的同步转速，减小频率就能让电机的转速降下来。

但是，在减小电源频率时，变频器必须同时降低电源的电压，这是因为，对于异步电动机来说，其相电压正比于频率和磁通的乘积，当频率减小时，如果相电压不变，则磁通会增大，很容易引起磁路饱和，励磁电流猛增，导致电机烧毁。

一般的变频器，会在改变频率的同时，自动调节输出电压，不用你额外操作什么。

2. 交流异步电动机的变频调速

变极调速

由于一般异步电动机正常运行时的转差率S都很小，电机的转速n= n1（1-S）决定于同步转速n1。从n1=60f1/P可见，在电源频率f1不变的情况下，改变定子绕组的极对数P，同步转速n1就发生变化，例如极对数增加一倍，同步转速就下降一半，随之电动机的转速也约下降一半。显然，这种调速方法只能做到一级一级地改变转速，而不是平滑调速。

变极电动机一般都用鼠笼式转子，因为鼠笼转子的极对数能自动地随着定子极对数的改变而改变，使定、转子磁场的极对数总是相等而产生平均电磁转矩。若为绕线式转子，则定子极对数改变时，转子绕组必须相应地改变接法以得到与定子相同的极对数，很不方便。

要使定子具有两种极对数，容易得到的办法是用两套极对数不同的定子绕组，每次用其中一套，即所谓双绕组变极，显然，这是一个很不经济的办法，只在特殊情况下才采用。理想的办法是：只装一套定子绕组而用改变绕组接法来获得两种或多种极对数，即所谓单绕组变极。对于倍极比情况（如2/4极、4/8极等），单绕组变极早已为人们所采用，随着科学技术的发展，非倍极比（如4/6极、6/8极等）以及三速（如4/6/8等）采用单绕组变极也得到广泛应用。

变频调速

当电源的频率f1改变时，同步转速n1=60f1/P与频率成正比变化，于是电动机的转速n也随之改变，所以改变电源频率就可以平滑地调节异步电动机的转速。

变频调速按控制方式不同，可分为U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等。

3. 异步电动机变频调速理论依据

主要原因：

1、普通交流电源是三相，对于不需要调速的小型三相异步电机而言，直接合闸就可以启动运行，使用便利。

2、在舰船、尤其潜艇等直流电源所能提供的直流母线电压有限情况下，多相电机（5相、7相、双三相、15相等）能实现低压大容量功能，这是一般三相电机难以实现的。

3、若以形成旋转磁场为目标，两相就可以，如正交的α ，β轴系统。相数越多，冗余度越大，有一相或者几相出现故障时，依然能在一定范围内保证电机旋转，故相数冗余带来的纠错能力强，可靠性高，在可靠性要求很高的特殊场合中有较大的应用价值。

4、多相电机必须通过多相变频器驱动，通过合理的控制，可以利用部分谐波产生正向稳定的转矩进而提升转矩密度，这是其优点之一。但因为有变频器，在调速要求低的场合非常不便，其运行、维护成本大大提高，且控制算法复杂。

综上、在一般场合，多相电机的优势和缺点相比较而言其实是拼不过三相电机的，故多相感应电机不可能像三相感应电机那样普遍，更不可能完全替代三相电机。

4. 异步电动机的变频调速实验

　　变频器变频后可以调速，是因为变频器是利用改变电机的运行频率，从而减少输出电流。达到调速的功能，它能够完美额与电机协调。电机的运转是通过电流来实现的，而变频器就是通过改变频率，控制电流的大小从而完成对电机的调速功能。 　　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。 　　 变频调速的优越性 　　

1.变频调速特性好 　　实现异步电动机的变频调速，是发明异步电动机百年以来人们翘首以待的“世纪之梦”。变频器通过不懈改进、提高和完善，其调速工作特性毫不逊色，即与直流调速系统相比较，某些性能还将超过直流调速。由于频率本身是数字量，即可实现不需外部反馈情况下而获得很硬的机械特性。同时还具有调速精度高、范围宽、起动平滑、性能稳定、维护简便等优点，并易于实现生产过程的自动控制。 　　

2.变频调速系统故障率低 　　异步电动机拖动系统，可在不更换原电动机条件下，实现变频调速节能技术改造，即在电动机与电源之间接入相配套的变频器，而得到最佳调速效果。其故障低是得益于异步电动机的结构简单、性能稳定、运行可靠，而转子回路内电流不需从外部引入，故出现故障几率很低。 　　

3.变频调速可实现软起动 　　异步电动机若采用全压直接起动，其起动电流是额定电流的5-7倍，这么大的起动电流将会对拖动设备或电网造成冲击。而采用变频调速起动，其起动电流一般不会超过额定电流的1.5倍，而且起动平滑稳定无冲击，实现异步电动机真正意义上软起动。 　　

4.变频调速会延长设备使用寿命 　　变频调速在风机、泵类负载中使用，不仅能按负载运行功能要求实现转速条件，而且起动过程中振动和机械噪声很小。变频器用于一般机械设备的调速，在起动、停止、加速、减速等工况下，均不会产生振动和冲击，故可延长机械设备的使用寿命。 　　

5.变频器用于输送机调速时转矩平滑 　　变频器用于输送机电动机的调速，在负载下加、减速时，也具有性能良好的软起动效果，并且转矩平滑。尤是在重载下起动时，可平稳地提升输出转矩，这是普通减速起动器所无法达到的效果。

5. 同步电机变频调速过程

改变电机转速三种方法

变极对数调速方法：这种调速方法是用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。

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。

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。

6. 异步电机变频调速实验报告

二级能耗是针对普通电机而言，国家批准的的有国家补贴，变频电机是普通电机的派生系列，本身就能够节能，还没列入发行的能耗里，但所用的电机得是二级能耗的。

7. 三相异步电动机的变频调速实验报告

根据交流异步电动机转速公式：n=(1-s)60f/P式中，n是转速，s是转差率，P是电机定子磁极对数，f是电源频率。而三相异步电动机的S和P是一定的，但频率可以改变，于是变频器应运而生，达到了为三相异步电动机调速的要求。

8. 异步交流电动机变频调速

根据三相异步电动机转速的公式：n=60f/p（1-s），我们可以知道三相异步电动机的速度跟频率f、极对数p以及转差率s有关，调节其中任意一个参数，均会使转速发生变化，FA157减速机三相异步电动机调速方法大体可以分为变频调速、变极调速和改变转差率调速。

9. 异步电机变频调速系统

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。

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