建筑电气工程电气调速概述.pdf

: .
建筑电气工程电气调速概述Evaluation Wa交磁放大机的输入信号而变化。
③晶闸管-直流电动机（SCR-M）系统：它根据控制信号来改变晶闸管
的导通角，输出不同的整流电压，供给直流电动机，使电动机的转速随控
制导通角的信号而变化。
④脉定调制-直流电动机（PWM）系统：该系统用一定频率的三角波或
锯齿波，把模拟控制电压切割成与三角波同频率的矩形波。控制电压的幅
值与矩形波的占空比成比例。利用此矩形波去触发大功率三极管的基极，
由于三极管的集电极、发射极与电机绕组串联，因而电机电流受到控制并
与控制信号成线性关系。该调速系统抗干扰能力强，效率高。
直流调速系统具有调速范围宽、调速精度高等优点，因此应用广泛。但直流电动机依靠整流子和碳刷来进行整流，而对这些机械式整流装置必
须经常维护，因而要求的环境条件苛刻，容量有限，成本高，体积大。
交流电动机的调速控制
（1）交流电动机的调速原理
与直流电动机相比，交流电动机结构简单，成本低，维护方便。因此，
长期以来人们一直努力研究交流电动机的调速问题。
由电机学可知，异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为

式中 n 1-同步转速(r/min)； f1-定子频率（即电源频率 Hz）；
P-磁极对数。
异步电机的转速为：

式中 s-转差率。
从上式可知，要调节异步电动机的转速应从改变 P，s，f 1 三个分量入
手，因此，异步电动机的调速方式相应可分为 3 种，即变极调速、变转差
率调速和变频调速。
（2）交流电动机的调速方式
1）变极调速
对鼠笼式异步电机可通过改变电机绕组的接线方式，使电机从一种极对数变为另一种极对数，从而实现异步电动机的有级调速。变极调速所需
设备简单，价格低廉，工作也比较可靠。一般为 2 种速度，过去应用很普
遍的双速电机调速系统就是这种系统。3 种速度以上的变极调速电机统组
结构复杂，应用较少。变极调速电机的关键在于绕组设计，以最少的绕组
抽头和改接以达到最好的电机技术性能指标。
2）变转差率调速
对于绕线式异步电动机，可通过调节串联在转子绕组中的电阻值（调
阻调速）、在转子电路中引入附加的转差电压（串级调速）、调整电机定子
电压（调压调速）以及采用电磁转差离合器（电磁离合器调速）改变气隙
磁场等方法均可实现变转差 s，从而对电机进行无级调速。变转差率调速
尽管效率不高，但在异步电动机调速技术中仍占有重要的地位，特别是转
差功率得到回收利用的串级调速系统，更是现代大容量风机、水泵等调速
节能的重要手段。
3）变频调速
通过改变定子供电频率来改变同步转速实现对异步电动机的调速，在
调速过程中从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效率、宽
范围和高精度的调速性能。可以认为，变频调速是异步电动机的一种比较
合理和理想的调速方法。
调速系统的发展众所周知，直流调速系统具有较为优良的静、动态性能指标，在很长
的一个历史时期内，调速传动领域基本上被直流电动机调速系统所垄断。
直流电动机虽有调速性能好的优势，但也有一些固有的难于克服的缺点。
如机械式换向带来的弊端，使其事故率高，无法在大容量的调速领域中应
用。而交流电动机有它固有的优点，其容量、电压、电流和转速的上限不
像直流电动机那样受限制，且结构简单，造价低廉，坚固耐用，容易维护。
它的最大缺点是调速困难，简单调速方案的性能指标不佳。
近年来随着电力半导体器件、计算机技术的发展，交流电动机的速度
控制产生了一场深刻的革命。以各种电力半导体器件构成的交流调压调速
系统、变频调速系统正在取代着直流电动机调速系统。
在以上诸种交流调速中，变频调速的性能最好。变频调速电气传动调
速范围大，静态稳定性好，运行效率高，调速范围广，是一种理想的调速
系统。随着交流电动机理论问题的突破和调速装置（主要是变频器）性能
的完