在频率、参数和转差率不变时，电磁转矩便与端电压平方成正比，改变定子端电压时的机械特性如图1所示。从图可见，在恒转矩负载时，转差率s随端电压的降低而增大，对于恒转短负载，当s＞sm时，电动机不能稳定运行，Zui大调速范围只能在0～sm。对于普通笼型异步电动机sm较小，调速范围很小，普通笼型异步电机的转子电流随转速降低而增大，可能引起电机过热并损坏。为了获得较宽的调速范围又不致于过热，可将转子绕组调成具有较高的电阻，例如高转矩的异步电动机，其机械特性如图1（b）所示。这种电机在低速运行时不会出现过热问题，由于机械特性变软，致使低速运行稳定性交差，为此对恒转矩性质的负载以及要求的调速范国在2：1以上的往往采用速度负反馈控制，以达到扩大平滑调速范围。
改变定子端电压是一简便的调速方法，但低速运行时则铜耗大、效率低、电机散热差，发热严重。对于恒转矩负载不宜长期在低速下工作，它比较适合于风机类负载的调速。
图1 笼型转子异步电动调压的机械特性
a）普通笼型转子，b）高转差率笼型转于
这种调速方法只适用于绕线式异步电动机。从图1可见，当恒转矩负载时，由于转子回路串入调速电阻Rt，使sm增大,机械特性变软，从曲线1变成曲线2，于是电动机从a点运行到b点，其转速由n1(1-s1)降到n1(1-s2)，从而达到调速的目的。 带恒转矩负载调速时，由于Tem=TL为常值，即 保持不变，转子电流I2不变，功率因数 不变，则有： 式（1)说明，绕线式异步电动机采用转子回路串电阻方法带恒转矩负载调速时，其转差率将随着转子回路总电阻(R2+Rt)成正比改变，并且调速前后，定转子电流、输入功率、气隙磁场和电磁功率皆不改变。转子回路串入电阻越大，转子铜耗越大，电动机运行效率越低。故这种调速方法又称为能耗调速,效率低。 此法调速虽不经济，但简单方便，带一定负载时调速范围也较好(空载时用此法调速，范围小；重载时，电机特性太“软”，易不稳定)，故在中、小型电机中应用较广泛。 |
当改变供电电源频率f1时，异步电动机的转速n1将随着f1变化而变化，采用改变电源频率的调速方法，称为变频调速。变频调速可以平滑地调节异步电动机的转速，需要具有调频兼调压功能的变频装置。随着电力电子学与电子技术的发展已出现了各种性能良好，工作可靠的变频调速装置，促进了变频调速的广泛应用。 若忽略定子漏阻抗压降，有： 由上式可见，单一调频，在定子端电压U1不变情况下，用改变频率的方法调转速势必引起气隙磁通Φm变化，使得电动机运行性能变坏。当f1增加时，Φm下降，Zui大电磁转矩下降，km下降，电机得不到充分利用；当f1下降时，Φm上升，磁路过饱和，励磁电流大大增加，cosφ1下降。为此，在改变频率f1的必须改变端电压U1，以保持气隙磁通Φm基本不变，并且希望能保持电动机过载能力kM不变。 Zui大电磁转矩为： 由于漏电抗的变化正比于频率的变化， 又因为Tmax=kMTN， 假设变频后上式各物理量为 ，则变频前后额定电磁转矩之比的一般式为： 从上式可见，在保持kM不变条件下的变频调速，其定子电压调节规律不仅与频率有关，还与负载性质有关。下面以三种不同负载性质讨论电压随频率调节规律： 恒转矩调速 适用于恒转矩负载，例如驱动起重机、印刷机等场合下的调速，这时负载转矩不随转速变化而变化，故电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即有 若令电压随频率作正比变化： 则主磁通不变，电机饱和程度不变，电机过载能力kM也不变。电机在恒转矩变频调速前后性能都保持不变。 恒功率调速 适用于对恒功率负载的调速，它们的负载转矩与转速成反比，例如轧钢机、卷纸机等，这时电机变频调速前后它的电磁功率相等，即： 则 由一般电磁转矩公式可得： 若要维持主磁通不变，则要令： 则 电机过载能力随频率作正比变化 2）若要维持过载能力不变，kM＝ 加到电动机上的电压必须随频率的开方成正比改变，并且主磁通发生变化： 负载转矩随转速平方成正比变化的调速 例如风机、螺旋桨和泵类机械的调速，其负载转矩来源于流体的粘性摩擦阻力，这时代入式(14)，可得电压调节规律为： 即加到电动机上的电压必须按频率的平方的正比关系改变。 变频调速平滑性好，调速范围广，技术性能优越．但需专用的变额电流，设备投资大，从而限制了应用。近年来，可控硅技术迅速发展，促进了变频电源的发展，使变频调速的应用发展很快。 |