電機學(xué)與拖動基礎(chǔ)：第六章 三相異步電動機的電力拖動

本章主要教學(xué)內(nèi)容

1.三相異步電動機的機械特性2.三相異步電動機的啟動3.三相異步電動機的制動4.三相異步電動機的調(diào)速6.1三相異步電動機的機械特性

三相異步電動機的機械特性是指固定定子電壓、頻率和繞組參數(shù)時，電動機的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率與電磁轉(zhuǎn)矩之間的函數(shù)關(guān)系:

或

從異步電動機的內(nèi)部電磁關(guān)系看，電磁轉(zhuǎn)矩的變化是由轉(zhuǎn)差率的變化引起的，轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率變化的規(guī)律為轉(zhuǎn)矩－轉(zhuǎn)差率特性。

6.1.1電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式(2)參數(shù)表達(dá)式將

代入，有

異步電動機的

曲線

(1)

物理表達(dá)式由參數(shù)表達(dá)式可求得由于，故有;;因此將式中的

略去，實用表達(dá)式為(3)

實用表達(dá)式整理后可得;6.1.2固有機械特性（利用參數(shù)表達(dá)式）在U1N和f1N下，按規(guī)定接線方式，不外接阻抗的機械特性。

三相異步電動機的固有機械特性(1)

電動狀態(tài)——

AC段近似為直線，對任何負(fù)載均能穩(wěn)定運行，是機械特性的工作段。

同步運行點A，,,額定運行點B，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩、電流和功率都是額定值最大轉(zhuǎn)矩點C，對應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩,臨界轉(zhuǎn)差率稱為最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或過載能力恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在CD段不能穩(wěn)定運行，風(fēng)機和泵類負(fù)載可以穩(wěn)定運行，但轉(zhuǎn)差率大，定、轉(zhuǎn)子電流都很大，不宜長期運行。

三相異步電動機的固有機械特性

(2)電動狀態(tài)——CD段啟動點D，，，稱為啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)上圖第Ⅱ象限為發(fā)電狀態(tài)，，，。電磁轉(zhuǎn)矩是制動轉(zhuǎn)矩，電磁功率，向電網(wǎng)回饋電能。三相異步電動機制動電磁轉(zhuǎn)矩示意圖

(3)

發(fā)電狀態(tài)上圖中曲線1第Ⅳ象限部分為電磁制動狀態(tài)，，，，稱為轉(zhuǎn)速反向的反接制動（繞線型異步電動機）。

(4)

制動狀態(tài)

一臺三相鼠籠型異步電動機定子繞組連接，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，電源頻，電機等效電路參數(shù)：，，，。求額定電磁轉(zhuǎn)矩、臨界轉(zhuǎn)差率、最大電磁轉(zhuǎn)矩、過載倍數(shù)、啟動轉(zhuǎn)矩及啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。例6-1解同步轉(zhuǎn)速為額定相電壓為額定轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)矩為臨界轉(zhuǎn)差率為過載倍數(shù)為最大轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為6.1.3人為機械特性(1)降低定子電壓人為機械特性三相異步電動機定子降壓的人為機械特性

降低定子端電壓，同步轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)差率不變，電磁轉(zhuǎn)、最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩與成正比例降低。一組過同步運行點，保持不變的曲線簇

降壓后的人為機械特性的工作段特性變軟，轉(zhuǎn)差率增大，電機的過載能力降低。

(2)定子回路串接三相對稱電阻或電抗的人為機械特性定子回路串接對稱電阻或電抗的人為機械特性相當(dāng)于增加定子回路電阻或電抗的值，同步轉(zhuǎn)速

不變，臨界轉(zhuǎn)差率、電磁轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩

和啟動轉(zhuǎn)矩都減小。一組過同步運行點的曲線簇

人為機械特性的工作段特性變軟，轉(zhuǎn)差率增大，電機過載能力降低。

(3)轉(zhuǎn)子回路串接三相對稱電阻的人為機械特性轉(zhuǎn)子回路串接三相對稱電阻的人為機械特性

、不變，、隨

增大而增大。

當(dāng)、后，再增大，反而減小。一組過同步運行點，最大轉(zhuǎn)矩不變的曲線簇

工作點A與工作點B有如下關(guān)系：即人為機械特性與固有機械特性上相同電磁轉(zhuǎn)矩的工作點有下關(guān)系：當(dāng)轉(zhuǎn)子Y接時，6.1.4利用電磁轉(zhuǎn)矩實用表達(dá)式計算機械特性若已知

（kW），（r/min）、則有：,忽略空載轉(zhuǎn)矩，近似認(rèn)為，且，則解得：(1)

求固有機械特性的(2)求人為機械特性的

---對轉(zhuǎn)子回路外串電阻已知工作點的負(fù)載轉(zhuǎn)矩

和轉(zhuǎn)差率

,則有

(3)求取人為機械特性的轉(zhuǎn)子回路外串電阻的電阻值解得：1)由

可得2)利用臨界轉(zhuǎn)差率的值，可得

例6-2

一臺三相異步電動機，額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，求轉(zhuǎn)矩的實用公式。解額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)矩實用公式

一臺繞線型三相異步電動機，有關(guān)參數(shù)為：

,

，，轉(zhuǎn)子每相繞組。求（1）使啟動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子每相回路應(yīng)串多大電阻？

（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩，要求電機轉(zhuǎn)速，

轉(zhuǎn)子每相回路應(yīng)串多大電阻？例6-3解額定轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串電阻（1）使，(2)

，時，轉(zhuǎn)子外串電阻B的轉(zhuǎn)差率:轉(zhuǎn)子每相外串電阻解法一：利用圖中所示的工作點A與工作點BA的轉(zhuǎn)差率:(因s<sm，下式取減號）(2)

，時，轉(zhuǎn)子外串電阻解法二：利用圖中所示的臨界工作點C與工作點D6.2三相異步電動機的啟動6.2.1直接啟動的問題啟動電流不能太大，以減小對電網(wǎng)沖擊；有足夠啟動轉(zhuǎn)矩，縮短啟動時間；設(shè)備簡單，價格低廉，便于操作及維護。

啟動要求

直接啟動問題啟動電流很大；啟動轉(zhuǎn)矩不大。

解決方法對籠型異步電動機，可采用：直接啟動、降壓啟動、加大定子端電阻或電抗、改進結(jié)構(gòu)、軟啟動；對繞線型異步電動機，還可以增加轉(zhuǎn)子端電阻或電抗。

6.2.2

籠型三相異步電動機的直接啟動

對籠型異步電動機，若負(fù)載對啟動過程要求不高，且供電電網(wǎng)允許，可采用直接啟動方法。

一般

以下的小容量異步電動機可以直接啟動。

若供電變壓器容量較小，符合下式要求，也允許直接啟動。

式中，——啟動電流倍數(shù)，。若不滿足上式，則不能直接啟動。

6.2.3

籠型三相異步電動機的降壓啟動(1)

定子串三相對稱電阻或電抗降壓啟動

令，則有接線圖

由定子串電阻啟動簡化等效電路得：全壓啟動時：串后啟動：說明：此方法適用于輕載或空載。---直接啟動（Y接）（D接）若定子串電抗，同理可得解得簡化等值電路圖

---串電阻啟動---估算，也可由短路試驗測得

(2)Y-D降壓啟動方法：啟動時Y接正常運行時D接Y-D啟動接線圖

Y接示意圖

D接示意圖

改為D形接法因此有，又，故有

啟動時電網(wǎng)供給電動機的啟動電流為說明：此啟動方法也只適用于輕載或空載啟動。自耦變壓器啟動時，從電網(wǎng)吸收的電流(3)

自耦變壓器降壓啟動由自耦變壓器原理可知：啟動接線圖

自耦變壓器啟動時，，啟動一相電路圖

自耦變壓器啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩說明：此啟動方法適用于較大負(fù)載啟動。(4)

三種降壓啟動方法比較說明：確定啟動方法時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)允許的最大啟動電流、負(fù)載對啟動轉(zhuǎn)矩的要求及啟動設(shè)備的復(fù)雜程度、價格與維護成本等條件綜合考慮。

一臺籠型三相異步電動機，定子繞組D接法，相關(guān)數(shù)據(jù)為：，，，，，啟動電流倍數(shù)，啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，過載能力。供電變壓器要求啟動電流小于等于150A，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為。請選擇合適的降壓啟動方法：能采用Y-D啟動，優(yōu)先選用；若采用定子串電抗器啟動，需計算電抗數(shù)值；若采用自耦變壓器降壓啟動，需從55％、64％、73％三種抽頭中確定一種。例6-4解：（1）校驗?zāi)芊癫捎肶-D啟動電機額定轉(zhuǎn)矩最小啟動轉(zhuǎn)矩啟動電流由于，不能串電抗器啟動

（2）校驗?zāi)芊癫捎枚ㄗ哟娍箚訙p壓倍數(shù)啟動轉(zhuǎn)矩不串電抗器啟動電流雖然，但，

不能采用Y-D啟動

串電抗最大啟動轉(zhuǎn)矩（3）校驗?zāi)芊癫捎米择钭儔浩鲉赢?dāng)抽頭為55％時，雖然，但，不能采用55％抽頭當(dāng)抽頭為64％時，此時，且，可以采用64％抽頭當(dāng)抽頭為73％時，無需計算啟動轉(zhuǎn)矩，因為，不能采用73％抽頭6.2.4改善啟動性能的籠型三相異步電動機

對于籠型異步電動機，改進電機結(jié)構(gòu)可以增大啟動時的轉(zhuǎn)子回路電阻，從而增大啟動轉(zhuǎn)矩。

轉(zhuǎn)子電阻值較大的籠型異步電動機改變鼠籠金屬材料，減小截面積等方法增大轉(zhuǎn)子電阻1—普通籠型2—高轉(zhuǎn)差率3—起重冶金4—力矩式轉(zhuǎn)子電阻較大的籠型異步電動機的機械特性

深槽式籠型異步電動機轉(zhuǎn)子槽形深而窄，通過集膚效應(yīng)增大啟動時的轉(zhuǎn)子電阻深槽式籠型異步電動機轉(zhuǎn)子

(a)槽漏磁通分布(b)槽電流分布(c)等效導(dǎo)條截面深槽式籠型異步電動機轉(zhuǎn)子電流分布圖

1—普通籠型2—深槽式籠型深槽式籠型異步電動機的機械特性

雙籠型異步電動機安裝有兩套鼠籠，外籠為啟動籠，內(nèi)籠為運行籠，改變外籠與內(nèi)籠參數(shù)，可以得到不同形狀的機械特性雙籠型異步電動機轉(zhuǎn)子

1—外籠2—內(nèi)籠3—雙籠雙籠型異步電動機的機械特性

6.2.5籠型三相異步電動機的軟啟動

通過改變定子電壓滿足啟動要求，實質(zhì)上是一臺交流調(diào)壓器。啟動時，控制晶閘管的導(dǎo)通角調(diào)節(jié)定子電壓。利用閉環(huán)控制限制啟動電流，確保定子電流、電壓或轉(zhuǎn)矩按照設(shè)定的函數(shù)關(guān)系變化。啟動過程結(jié)束，將軟啟動器切除。異步電動機軟啟動器的組成框圖6.2.5籠型三相異步電動機的軟啟動

主要實現(xiàn)方法：

電流斜坡啟動電壓斜坡啟動轉(zhuǎn)矩控制啟動階躍啟動6.2.6繞線型三相異步電動機的啟動

采用轉(zhuǎn)子回路串接三相對稱電阻，既能限制啟動電流，又能增大啟動轉(zhuǎn)矩。啟動時，轉(zhuǎn)子回路頻率較高，頻敏變阻器鐵損耗較大，轉(zhuǎn)子回路等效電阻較大，隨著轉(zhuǎn)子頻率的降低，頻敏變阻器作用逐漸減弱，啟動結(jié)束后，頻敏變阻器幾乎不起作用。串頻敏變阻器接線圖(1)串頻敏變阻器啟動頻敏變阻器一相等值電路2-串頻敏變阻器啟動機械特性

以三級啟動為例，逐級閉合開關(guān)，轉(zhuǎn)子回路總電阻依次為：，，，

。工作點：(2)轉(zhuǎn)子串電阻分級啟動轉(zhuǎn)子回路串電阻分級啟動(1)對同一條特性曲線：

利用簡化公式(2)對不同特性曲線，跳轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)速相同：

(3)對不同特性曲線，若電磁轉(zhuǎn)矩相同：

工作點：工作點：由(2)轉(zhuǎn)子回路串電阻分級啟動有

或跳轉(zhuǎn)點:

由(3)由(1)若已知啟動極數(shù)m：①按要求或者根據(jù)，選??；②由公式，求??；③由

求取，判斷是否滿足，若滿足繼續(xù)步驟④；若不滿足，重新選取

或增加啟動級數(shù)，重復(fù)步驟②；④估算或者試驗方法確定；⑤按照上頁公式計算各級電阻值。分級電阻的計算若啟動級數(shù)m未知：①按照要求或根據(jù)

和

,選取

,②計算；③由公式

計算啟動級數(shù)m，取結(jié)果的相鄰最大整數(shù)，根據(jù)m值，利用上述公式重新計算，并確定

或具體數(shù)值；④估算或者試驗方法確定；⑤按照上頁公式計算各級電阻值。

一臺繞線型三相異步電動機，定子繞組Y接法，相關(guān)數(shù)據(jù)為：，，，，。啟動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩，求轉(zhuǎn)子串電阻三級啟動的電阻值。例6-5解:最大啟動轉(zhuǎn)矩

取

額定轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相電阻啟動轉(zhuǎn)矩比校驗切換轉(zhuǎn)矩，合適各級轉(zhuǎn)子回路外串電阻啟動時各級轉(zhuǎn)子回路總電阻6.3.1能耗制動——制動原理

實現(xiàn)方法：將定子繞組切換到直流電源上，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，產(chǎn)生具有制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。制動目的：實現(xiàn)拖動系統(tǒng)快速停車或使位能性負(fù)載勻速下放。接線圖：右圖能耗制動接線圖6.3

三相異步電動機的制動制動的特征：T

與

n反向6.3.1能耗制動——等效電路等效變換：將直流電建立的固定不變的磁場看成是以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，此時轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速變換為如產(chǎn)生的固定磁動勢與大小為

（Y接）的三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢等效。若D接，則。

磁動勢等效變換前后的轉(zhuǎn)速情況定子繞組通入直流電時的磁動勢

等效變換原則：使通入直流電后建立的磁動勢大小與通入三相交流電產(chǎn)生的合成基波磁動勢大小相等。能耗制動轉(zhuǎn)差率：能耗制動等效電路能耗制動的電流相量圖（忽略鐵耗后的）能耗制動等效電路6.3.1

能耗制動——機械特性能耗制動轉(zhuǎn)差率能耗制動電磁轉(zhuǎn)矩：能耗制動機械特性

機械特性實用表達(dá)式6.3.1能耗制動——制動過程分析

反抗性負(fù)載——實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確停車。能耗制動切換瞬間，轉(zhuǎn)速不會突變，工作點ABO，電動機轉(zhuǎn)速降為零，電磁轉(zhuǎn)矩也為零，實現(xiàn)可靠停車。

位能性負(fù)載——實現(xiàn)穩(wěn)速下放。原點O工作點C，穩(wěn)速下放重物。能耗制動過程6.3.1能耗制動——制動過程分析

位能性負(fù)載——實現(xiàn)穩(wěn)速下放。ABO

C，穩(wěn)速下放重物。跳到工作點B后開始減速工作點C勻速下放工作點A勻速上升6.3.1能耗制動——制動過程分析

能耗制動過程功率關(guān)系：電動機軸上輸入機械功率來自拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分減少的動能或位能性負(fù)載減少的位能，轉(zhuǎn)換為電功率后消耗在轉(zhuǎn)子回路中。說明：能耗制動過程中，外加直流電壓/電流越大，制動轉(zhuǎn)矩越大，制動時間越短，但可能會造成電機繞組過熱。

一臺繞線型三相異步電動機，定轉(zhuǎn)子繞組均為Y接，相關(guān)數(shù)據(jù)為：,，，，，,,空載電流，現(xiàn)采用能耗制動，求：（1）要求

時，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串多大電阻？（2）外串電阻不變，要求電動機帶位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩穩(wěn)速下放，求下放轉(zhuǎn)速。例6-6解：額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)矩最大制動轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)子折算變比轉(zhuǎn)子電阻折算至定子邊電阻忽略，利用等效電路求（1）不串電阻臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子外串電阻由式

可得（2）穩(wěn)定下放重物，由

可得

解得有效解，則即位能性負(fù)載的下放速度為70r/min。6.3.2反接制動——定子兩相反接制動

反接制動接線圖實現(xiàn)方法：定子兩相電源反接接線圖：右圖目的：快速制動停車或快速正反轉(zhuǎn)特點：改變電源相序，旋轉(zhuǎn)磁場反向，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能突變，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流反向，電磁轉(zhuǎn)矩也反向，電動機處于制動運行狀態(tài)。機械特性：位于第Ⅱ象限制動過程分析：反接制動機械特性反接制動瞬間，工作點，若反向串入電阻不大，沿曲線4，；若反向串入大電阻，沿特性曲線3，

。拖動系統(tǒng)減速至零。若拖動反抗性負(fù)載若，，電機停車；若，，。若拖動位能性負(fù)載，，電機回饋制動運行于工作點F

；說明：電動機既從電網(wǎng)吸收電功率，又從軸上輸入機械功率(由拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分減少的動能提供），全部轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)差功率，消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻中。注意兩點：(1)轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入比啟動電阻還大的電阻；

(2)籠型異步機反接制動的次數(shù)以及兩次制動之間

的時間間隔均要受限制。功率關(guān)系：

實現(xiàn)方法：轉(zhuǎn)子串入大電阻目的：位能性負(fù)載穩(wěn)速下放機械特性：位于第Ⅳ象限反接制動機械特性說明：電動機從電網(wǎng)吸收的電功率和從軸上輸入的機械功率全部轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻中。制動過程分析：右圖功率關(guān)系：6.3.2反接制動——轉(zhuǎn)速反向的反接制動;;（1）電動機額定運行時將定子任意兩相對調(diào)，要求制動瞬間制動轉(zhuǎn)矩為,應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路每相串入多大電阻？（2）采用轉(zhuǎn)速反向反接制動運行，使位能負(fù)載，

以

速度穩(wěn)速下放，轉(zhuǎn)子回路串入多大電阻？例6-7參數(shù)與例題6－6相同解：例6-6已求出，（1）臨界轉(zhuǎn)差率由工作點B

數(shù)據(jù)，可得一臺繞線型三相異步電動機，定轉(zhuǎn)子繞組均為Y接，相關(guān)數(shù)據(jù)為：,，，，,,,空載電流。試求：由

可得解得，則（2）工作點G，，解

得，（舍去）6.3.3回饋制動——反向回饋制動運行

異步電動機反向回饋制動實現(xiàn)方法：定子兩相電源反接接線圖：與電源反接的反接制動同目的：位能性負(fù)載的高速穩(wěn)速下放機械特性：位于第Ⅳ象限反向回饋制動運行分析：

對照右圖說明:重物減少的位能變?yōu)殡妱訖C軸上輸入的機械功率，扣除轉(zhuǎn)子回路銅損耗后轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β仕徒o定子，扣除定子銅損耗和鐵損耗后，余下的是回饋給電網(wǎng)的功率。功率關(guān)系：（因為）如圖：降頻調(diào)速時，電動機工作點ABCD正向回饋制動過程分析：在降速過程曲線2的BC段，轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩，且，,電動機處于回饋制動狀態(tài)。但此情況只是過渡狀態(tài)，不能穩(wěn)定運行。6.3.3回饋制動——正向回饋制動過程異步電動機正向回饋制動

出現(xiàn)場合：籠型異步電動機采用變極調(diào)速或變頻調(diào)速時，

高速變換到低速的降速過程中，會發(fā)生回饋制動過程。功率關(guān)系：與反向回饋制動相同

某起重機吊鉤由一臺三相繞線型異步電動機拖動，電動機的額定數(shù)據(jù)為，，，，電動機下放重物。下放重物有低速、高速兩檔，低速時要求速度為，高速時要求速度為。求在低速、高速兩檔轉(zhuǎn)子回路需串多大電阻。例6-8解：額定轉(zhuǎn)差率

臨界轉(zhuǎn)差率額定電磁轉(zhuǎn)矩由工作點，（1）低速時采用轉(zhuǎn)速反向，代入

可得解得，則

（舍去）（2）高速時采用兩相電源反接，由工作點，代入

可得解得，（舍去）則6.3.4異步電動機的四象限運行異步電動機的四象限運行

與同向，電動機從電網(wǎng)吸收電能，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能從軸上輸出。Ⅰ象限，，正向電動狀態(tài)；Ⅲ象限，，反向電動狀態(tài)。

電動運行狀態(tài)——Ⅰ、Ⅲ象限

制動運行狀態(tài)——Ⅱ、Ⅳ象限

與

反向，電動機從軸上輸入機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β?，消耗在轉(zhuǎn)子回路或回饋給電網(wǎng)。有能耗制動、反接制動和回饋制動。6.4三相異步電動機的調(diào)速直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)的比較直流電機的換向器由若干銅片組成，銅片之間用云母片隔離絕緣，制造工藝復(fù)雜，增加了直流電機成本。與同等重量的鼠籠型異步電動機相比，直流電機要貴幾倍，單位重量的功率少一倍。換向器的換向能力限制了直流電機的容量和速度，直流電機的極限容量和速度之積約為106kW?r/min，許多大型機械的傳動電機已接近或超過該值，設(shè)計制造困難。電刷火花和環(huán)火限制了直流電機的安裝環(huán)境，易燃、易爆、多塵等惡劣環(huán)境不能使用直流電機。直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)的比較直流電機的大部分功率（除勵磁以外）都是通過換向器流入電樞的，轉(zhuǎn)子發(fā)熱多，電機效率低。由于轉(zhuǎn)子散熱條件差，中大功率電機需要強迫風(fēng)冷或水冷。換向器和電刷易于磨損，需要經(jīng)常更換，降低了系統(tǒng)可靠性，增加了維修和保養(yǎng)的工作量。與上述分析相對應(yīng)，交流電機雖然控制比較復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝環(huán)境要求低，適于易燃、易爆、多塵的條件，尤其在大容量、高轉(zhuǎn)速應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展迅速。直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)的比較直流電機優(yōu)于交流電機之處在于轉(zhuǎn)矩控制簡單，但是隨著交流電機調(diào)速理論及技術(shù)的進步，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)能達(dá)到直流調(diào)速系統(tǒng)的水平，獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。在對“功率/重量”比、“功率/體積”比要求高的領(lǐng)域，如電動自行車、電動汽車、飛機中的電機拖動等，永磁同步電機已成為主流。交流同步電機與異步電機的變壓變頻調(diào)速方法異步電機同步電機基于穩(wěn)態(tài)模型恒壓頻比控制單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制速度閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制基于動態(tài)模型按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制正弦波驅(qū)動同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制功率因數(shù)控制、單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制等無刷直流電機恒壓頻比控制（梯形波電壓）按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制6.4三相異步電動機的調(diào)速6.4.1調(diào)速方法調(diào)速方法有：改變定子極對數(shù)p、改變電源頻率、

改變轉(zhuǎn)差率s

調(diào)速。

改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速可分為：轉(zhuǎn)速表達(dá)式降低電源電壓調(diào)速；轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速（僅對繞線異步機）；串級調(diào)速；轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速。

適用范圍：籠型異步電動機

變極原理：通過改變定子繞組的接線方式，改變極對數(shù)，

如圖所示，由

變?yōu)椋睫D(zhuǎn)速會升高一倍。6.4.2改變極對數(shù)調(diào)速

注意事項：為保證調(diào)速前后電動機轉(zhuǎn)向不變，應(yīng)同時改變

定子繞組兩相電源相序。四極定子一相繞組兩極定子一相繞組(1)保持為常數(shù)，降頻調(diào)速。6.4.3變頻調(diào)速——由基頻向下調(diào)速(運動控制課程講）

為常數(shù)，恒磁通調(diào)速方式。機械特性有，，

、與

無關(guān)，各條機械特性曲線工作段相互平行，硬度相同。屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。(2)保持為常數(shù)，降頻調(diào)速。6.4.3變頻調(diào)速——由基頻向下調(diào)速(運動控制課程講）由于感應(yīng)電動勢難測量，而，保持

為常數(shù)，磁通

近似為常數(shù)。機械特性有最大轉(zhuǎn)矩隨著的降低而減小。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。保持為額定值不變，隨的升高，氣隙磁通減小。6.4.3變頻調(diào)速——由基頻向上調(diào)速(運動控制課程講）調(diào)速機械特性

，有

越高，與越小，不變，各機械特性運行段近似平行?；l向上變頻調(diào)速