交流调速原理及运用
交流电机变频调速原理与应用
异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
+
-
GT
U ct
+
TG
～ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。
交流调速器工作原理
交流调速器工作原理
调速器，又称变速器，是一种能够改变机械传动比的装置，用于实现不同输出速度和扭矩需求的调节。
调速器主要由齿轮、液力耦合器、离合器、轴承、传动齿皮带等部分组成。
调速器的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 齿轮传动：调速器中的齿轮组通过不同数量的齿轮进行传动，改变输入与输出轴的转速比。
不同齿轮的组合可以得到不同的传动比，实现输出速度和扭矩的调节。
2. 液力耦合器/液力变矩器：液力耦合器是调速器中的一种重
要元件，它通过液体的动力传递来实现能量的连续传输。
液力耦合器由泵、涡轮和导向叶片等部分组成。
当输入轴转动时，泵叶片将液体（通常是油）推向轴向涡轮，产生涡轮反作用力，使得输出轴开始转动。
液力耦合器能够实现平滑的启动和停止过程，并在传递大扭矩时起到缓冲作用。
3. 离合器：调速器中的离合器用于断开或连接输入轴和输出轴之间的传动。
通过操作离合器，可以实现不同阶段对传动的控制，例如启动、停止以及换挡过程。
4. 传动带：调速器中的传动带通常由橡胶和纤维材料制成，用于连接齿轮和轴承等部件，将动力传递给输出轴。
总的来说，调速器通过齿轮传动、液力耦合器、离合器和传动带等方式实现输入与输出轴的转速比调节，从而满足不同工况
下的输出需求。
调速器的工作原理使得它在各种机械设备中得到广泛应用，例如汽车、船舶、工程机械等。
交流电机调速原理和方法
交流电机简介“交流电机”是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。
由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。
交流电机与直流电机相比，由于没有换向器（见直流电机的换向），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。
交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。
20世纪80年代初，最大的汽轮发电机已达150万千瓦。
交流电机是由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉发明的。
电机原理用单相电容式电机说明：单相电机有两个绕组，即起动绕组和运行绕组。
两个绕组在空间上相差90度。
在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器，当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值。
在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。
调速原理额定转速n=60f/p（1-s）=同步转速N1（1-S）f电源频率p电机极对数s转差率1.利用变频器改变电源频率调速，调速范围大，稳定性平滑性较好，机械特性较硬。
就是加上额定负载转速下降得少。
属于无级调速。
适用于大部分三相鼠笼异步电动机。
2.改变磁极对数调速，属于有级调速，调速平滑度差，一般用于金属切削机床。
3.改变转差率调速。
（1）转子回路串电阻：用于交流绕线式异步电动机。
调速范围小，电阻要消耗功率，电机效率低。
一般用于起重机。
（2）改变电源电压调速，调速范围小，转矩随电压降大幅度下降，三相电机一般不用。
用于单相电机调速，如风扇。
（3）串级调速，实质就是就是转子引入附加电动势，改变它大小来调速。
也只用于绕线电动机，但效率得到提高。
交流电机调速方法一、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。
单相交流电机 调速原理
单相交流电机调速原理
单相交流电机的调速原理主要包括以下几种方法：
1. 调节供电电压：通过调节电源的电压来改变电机的转速。
降低供电电压会使电机转速下降，增加供电电压则使转速增加。
但是这种方法只适用于感应电动机，对于复杂负载的单相电动机效果不佳。
2. 转子电阻调速：在单相感应电机的转子回路中加入一个可调节的电阻，通过改变电阻的大小来改变电机转速。
增加电阻会减小转矩，从而减小转速。
这种方法适用于无负载或轻负载的场景。
3. 相位移调速：通过改变电动机中的电流和电压的相位差来控制转速。
可以通过改变转子电阻、电容、电感等元件来实现相位差的调节，从而改变电机的转速。
这种方法主要适用于单相感应电动机。
4. 变频调速：使用变频器将电源频率变换为可调节的频率，并将其输入到电动机中，从而实现对转速的精确调节。
变频调速器能够提供稳定的输出电压和频率，适用范围广，可实现精确的转速控制。
通过以上不同的调速方法，可以根据实际需求选择合适的调速方案，实现单相交流电机的转速控制。
交流调速系统的应用原理
交流调速系统的应用原理1. 简介交流调速系统是一种用于调节电机转速的系统，广泛应用于各种机械设备中。
它通过改变电机输入的电压和频率来控制电机的转速，从而实现对设备的精准控制。
本文将介绍交流调速系统的应用原理，并对其工作流程进行详细解析。
2. 应用原理交流调速系统主要由四个部分组成：输入电源、频率变换器、转速反馈器和控制器。
下面将逐一介绍各个部分的作用和原理。
2.1 输入电源输入电源是整个交流调速系统的能量来源，通常为市电或发电机提供的交流电。
输入电源的电压和频率决定了交流调速系统的工作状态，对于不同的设备，需要选择合适的输入电源参数。
2.2 频率变换器频率变换器是交流调速系统的核心组件之一，它负责接收输入电源的电压和频率，并将其转换为适合电机工作的电压和频率。
频率变换器采用电子元器件来实现，内部含有逆变器、滤波器等电路，通过调整电路中的元器件参数，可以实现对输出电压和频率的控制。
2.3 转速反馈器转速反馈器用于监测电机的转速，并将转速信息反馈给控制器。
转速反馈器通常采用传感器或编码器等设备，将转速信号转换为电信号，并传递给控制器进行处理。
2.4 控制器控制器是交流调速系统的大脑，它接收转速反馈器传来的信号，并根据设定的目标转速进行处理。
控制器包含了一些计算和调节算法，根据转速反馈信号和设定值之间的差异，调整频率变换器的输出，使电机的转速逐渐接近目标转速。
3. 工作流程交流调速系统的工作流程如下：1.输入电源供电，提供工作所需的电压和频率。
2.频率变换器接收输入电源的电压和频率信号，并将其转换为适合电机工作的电压和频率。
3.转速反馈器监测电机的实际转速，并将转速信号传递给控制器。
4.控制器根据设定的目标转速和转速反馈信号之间的差异，计算出需要调整的频率变换器输出。
5.控制器将调整后的频率变换器输出信号发送给频率变换器，调整电机的电压和频率。
6.电机根据调整后的电压和频率工作，逐渐接近设定的目标转速。
交流调压调速的原理
交流调压调速的原理
在电力拖动控制系统中，交流调速是一种常用的调速方法，它的应用十分广泛。
在各种工业生产中，对电动机的调速要求是多种多样的，如改变电动机的转速，改变电动机的功率因数等等。
由于电动机具有一定的惯性，当电机速度降低时，其转矩降低不多，因此电机要有一定的转速才能满足生产上的要求。
另外，在生产过程中有些工序对速度有较高要求，如炼钢时高炉要以一定速度开、关，如炼钢时高炉要以一定速度升、降；轧机上轧辊要以一定速度转动等。
因此，在生产过程中要求电机有一定的转速才能满足生产上的需要。
交流调速系统有很多种，如可控硅调速、晶闸管调速、串级调速等。
其中，可控硅调速应用最广、性能最好。
可控硅是一种有源器件，它对电流的大小能自动进行调节。
当交流电通过可控硅时，它就可以改变自身电流的大小。
因此在各种工业生产中常用可控硅来进行调速控制。
通过改变可控硅的导通时间来改变电机转速。
可控硅输出电压与输入电压之比为“U/I”（单位是伏特）。
—— 1 —1 —。
交流调速器工作原理
交流调速器工作原理
调速器是一种用于调节机械设备转速的装置，它使用一种称为调速器的装置来实现工作原理。
调速器通常包含一个控制系统和一个执行系统。
工作原理如下：当控制系统接收到调速信号时，它会根据信号的要求调整执行系统的工作状态。
控制系统通常由一个感知器、一个比较器和一个执行器组成。
感知器是一个用来感知原始信息的装置，可以是传感器或者人工输入。
它能够感知到机械设备的转速，并将其转化为电信号。
比较器负责将感知到的信号与设定值进行比较，然后产生一个偏差信号。
如果实际转速低于设定值，偏差信号会告诉执行器，需要增加动力输出；如果实际转速高于设定值，偏差信号会告诉执行器，需要减少动力输出。
执行器则负责根据比较器发出的指令调整机械设备的工作状态。
它可以通过控制设备的供电电压或调整传动系统的速比来改变输出功率。
综上所述，调速器通过感知器感知机械设备的转速，然后通过比较器和执行器实现对设备转速的调节。
这个过程一直持续进行，以保持设备转速在设定范围内的稳定工作。
交流调速的功率控制原理
交流调速的功率控制原理【摘要】交流调速的功率控制原理在工业领域具有重要意义。
本文从功率控制的基本原理、交流调速的原理、功率控制的应用、功率控制技术的发展以及功率控制的优势等方面进行深入探讨。
通过分析交流调速功率控制的原理和优势，可以更好地了解其在工业生产中的作用和意义。
我们也展望了交流调速功率控制在未来的发展趋势，并强调了其在工业生产中的重要性。
交流调速的功率控制原理不仅具有实际应用价值，而且在推动工业现代化发展中发挥着重要作用。
【关键词】交流调速、功率控制、原理、应用、技术发展、优势、重要性、未来发展。
1. 引言1.1 交流调速的功率控制原理交流调速的功率控制原理是现代工业中非常重要的一项技术。
通过对电流进行控制，可以实现对交流电机的转速进行调节，从而使其在不同负载下保持稳定运行。
功率控制的基本原理是通过调节电压或电流来控制电机的功率输出，从而实现对电机转速的调节。
交流调速的原理是利用变频器等电气设备，通过改变电压、频率等参数来控制电机的转速，实现功率控制的目的。
功率控制在工业生产中具有广泛的应用，能够提高设备的运行效率，减少能耗，提高生产质量。
随着技术的不断发展，功率控制技术也在不断更新，出现了更加高效、智能化的控制方式。
功率控制的优势在于可以根据实际需求对设备进行精准控制，节约能源，延长设备使用寿命，提高生产效率。
交流调速的功率控制原理的重要性不言而喻，它可以帮助工业企业提高生产效率，降低生产成本，提升竞争力。
展望未来，随着科技的不断进步，交流调速功率控制技术将会更加智能化、高效化，为工业生产带来更多的便利和效益。
2. 正文2.1 功率控制的基本原理功率控制的基本原理是调节电源系统中的功率输出，以满足用户对电能的需求。
在交流调速中，功率控制是通过控制电压或电流的大小来调节电机的转速和扭矩。
功率控制的基本原理包括以下几个方面：1. 电压调节：通过改变电源系统中的电压来控制电机的输出功率。
当电压增大时，电机的输出功率也会增加，反之亦然。
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第八章 交流调速原理及运用8.1概述8.1.1交流调速技术的发展一、发展过程19世纪相继诞生了直流电动机和交流电动机，由于直流电动机转矩容易控制，因此 它作为调速电动机的代表在20世纪的大部分年代广泛地应用于工业生产中。
直流调速系 统具有起、制动性能好、调速范围广、静差小及稳定性能好等优点，晶闸管整流装置的应 用更使直流调速在自动调速系统中占主导地位，相比交流电动机则只能应用于不变速的或 要求调递性能不高的传动系统中。
虽然直流调速系统的理论和实践应用比较成熟．但由于电动机的单机容量、最高耐电 压、最高转速及过载能力等主要技术指标受机械换向的制约，限制了直流调速系统的发展，使得人们长期以来寻找用交流电动机替代直流电动机调速的方案，研究没有换向器的交流调速系统。
交流电动机的主要优点是：没有电刷和换向器，结构简单，运行可靠，使用寿命长，维护方便，且价格比相同容量的直流电动机低。
早在20世纪30年代就有人提出用交流调速代替直流调速的有关理论，到60年代，随着电力电子技术的发展，交流调速得以迅速发展。
1971年伯拉斯切克(F.Rlaschke)提出了交流电动机矢量控制原理，使交流转动技术从理论上解决丁获得与直流传动相似的静、动态特性问题。
矢量变换控制技术（或称磁场定向控制技术）是一种模拟直流电动机的控制。
众所周知，调速的关键问题在于转矩的控制，直流电动机的转矩表达式为a T I C T φ=，其中T C 是转矩常数．磁通φ和电枢电流a I 是两个可以单独控制的独立变量，它们之间互成90º正交关系，在电路上互不影响，可以分别进行调节。
而交流异步电动机的转矩表达式为22'cos ϕφI C T m T =，其中'TC 是异步电动机转矩系数气隙，有效磁通m φ与转子电流2I 之间是既不成直角关系又不相互独立的两个变量，转子电流2I 不仅与m φ有关，且还与转差率s （或转速n ）有关（因为222r sx arctg =ϕ），这也是交流电动机转矩难以控制的原因所在。
为了获得与直流电动机相似的控制性能，矢量控制理论提出了坐标变换，即把交流电动机的定子电流1I 分解成磁场定向坐标的磁场电流分量M I 1和与之相垂直的坐标转矩电流分量T I 1，把固定坐标系变换为旋转坐标系解耦后，交流量的控制即变为直流量的控制，就与直流电动机相同了。
矢量控制理论的提出只解决了交流传动控制理论上的问题，而要实现矢量控制技术，则需要复杂的模拟电子电路，其设计、制造和调试均很麻烦，直到有了全控型大功率快速电力电子器件和微机控制之后，可以用软件来实现矢量控制的算法，才使硬件电路规范化，从而降低了成本，提高了控制系统的可靠性。
由此可见，电力电子技术和微机控制技术的发展给交流调速系统的发展奠定了物质基础，它们的迅速进步是推动交流调速系统不断更新的动力。
继矢量控制技术发明之后，又相继提出了直接转矩控制、标量解耦控制等万法，均能达到良好的动态性能，这都表明交流调速系统完全可以与直流调速系统相抗衡、相媲美。
二、交流调速系统分类(一)概述我们知道交流电机包括异步电机和同步电机两大类；对交流异步电动机而言，其转速为min)/)(1(60r s pf n -=；从转速公式可知改变电动机的极对数P 、改变定子供电频率f 以及改变转差率s 都可达到调速的目的。
对同步电机而言，同步电机转速为min)/(60r p f n =，由于实际使用中同步电机的极对数P 固定，因此只有采用变压变频(VVVF)调速，即通常说的变频调速。
变频调速系统的静、动态特性能与直流调速系统媲美，实际应用中最为广泛，也是最有发展前途的调速系统。
（二）交流调速系统1．异步电机调速系统（1）转差功率不变型调速系统。
这种调速系统中，转差功率是消耗在转子上的，不论转速高低，转差功率基本不变，因此效率高。
变极对数调速和变频调速均居于此类，但变极对数调速是有级调速，应用受到限制；而变频调速是无级调速，应用非常广。
根据变频器的不同，变频调速又可分为交-直-交变频调速(如图8.1所示)和交-交变频调速(如图8.2所示)。
（2）转差功率消耗型调速系统。
这种调速系统中，转差功率全部转换成热能被消耗，因此效率低，但系统简单，因此仍有一定的应用场合。
如图8.3所示的变电压调速、如图8.4所示的电磁转差离合器调速以及如图8.5所示的绕线式异步电动机转子回路串电阻调速均属此类。
图8.1 交-直-交变频器异步电动机主回路结构（a ）电压型变频器 （b ）电流型变频器图8.2 三相交-交变频系统原理图三、交流调速系统的主要应用领域交流电动机在工业设备电气传动巾应用十分广泛，据有关资料统计，我国在电网的总负荷中，动力负荷约占60％，其中异步电动机负荷约占总负荷的85％左右，因此对交流电动机的有效利用，在改善其运行性能、节约能源等方面，交流调速系统大有用武之地，其主要应用可归纳如下。
（一）以节能为目的工业企业大量使用的风机、水泵、压缩机类负载是用交流电动机拖动的，这类负载的用电量约占工业用电量的50％左右，其中有不少场合需要调节流量，但由于过去交流电动机本身不能调速，只得用闸闷、挡板、放空及回流等措施来实现调节风量和供水的流量，造成很大的电能浪费。
如果把传统的调节流量装置换成交流调速装置，采用改变电动机转速的方法来实现流量的调节，则可大大节约电能。
据统计，改换交流调速装置后每台风机、水泵平均可节电20％，节电效果十分明显。
(二)以实现自动化或提高产品质量、提高生产率为目的工业生产中有许多在工艺上需要调速的生产机械，例如为了提高搬运机械停止位置精度、提高生产线速度控制精度而采用有反馈装置的流量控制来实现自动化；又如生产加工时，为了实现最佳速度控制及协调生产线内各装置的速度，使其同步、同速以提高产品质且和加工精度等等。
这些生产机械需要高性能的调速装置，过去多采用直流传动。
现代交流调速技术，完全能获得与直流调速系统同样的高动态性能。
并且由于交流电动机比直流电动机结构简单、工作可靠、维修方便、效率高、成本低，因此在此领域内，交流调速可以与直流调速相竞争。
(三)用于特大容量场合以及使设备小型化为目的直流电动机的单机容量、最高转速、耐高压等问题部受换向器的限制，一般直流电动机牵机容量只能达12~14Mw．最高电压在1000V左右，最高转速只能达3000r／min。
交流电动机单机容景、最高转速和耐高压各项指标远远高于直流电动机，因此在需特大容量或极高转速传动时，采用交流调速更为适宜。
并且由于结构上的原因，在同等容量情况下，交流电机比直流电机体积小，质量轻，惯性小，能使设备小型化。
8.1.2器件技术与交流调速系统一、电力电子器件20世纪50年代发明了晶闸管，它标志着以固态器件为基础的电力电子学革命的开始，从此，晶闸管的额定容量及其工作频率不断增长，使电力电子器件在调速系统中得到了广泛的应用。
70年代后第二代全控型器件迅速发展，如门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅双极晶体管等，新一代的电力电子器件又产生了新一代的交流调速装置。
20世纪80年代出现的功率集成电路代表了第三代电力电子器件，使电力电子装置向小型化、智能化以及节能化发展。
二、发展前景交流调速系统的发展实际上是依赖于微电子学、电力电子技术、计算机控制、现代控制理论和逆变技术的发展以及交流电动机制造技术的发展的。
新的控制理论的提出和电力电子器件技术、计算机控制技术的迅速更新是推动交流凋速系统不断进步的动力。
交流调速系统的发展前景可概括如下。
（1）研制各种新型的开关元件和储能元件以及模块，目前，电力电子器件正在向大功率化、高频化、模块化及智能化发展，这也是今后功率器件主要发展方向。
（2）交流调速系统中应用最广也是最含发展前途的是变压变频调速，而要实现变压变频调速就离不开变频技术。
在全控型高频率开关器件组成的脉宽调制（PWM ）逆变器取代了以普通晶闸管构成的方波形逆变器之后，正弦脉宽调制（SPWM ）逆变器及其专用芯片得到了普遍的应用。
同时磁通跟踪型PWM 逆变器由于控制简单、数字化方便，亦呈现出取代传统SPWM 的趋势，虽然随着器件开关频率的提高，并借助于控制模式的优化来消除指定谐波使PWM 逆变器的输出波形非常逼近正弦被，但在电网侧，由于电流谐波分量大，总功率因数仍很低，因此消除对电网的谐波污染，并提高功率因数仍是变频技术不可回避的问题。
近年来研究出的谐振型逆变器是—种新型软开关逆变器，由于应用谐振技术使功率外关在零电压和零电流下进行开关状态转换，使外关损耗儿乎为零，这种逆变器效率高、体积小、质量轻、成本低，是很有发展前景的逆变器。
（3）推广微型计算机在交流调速系统巾的应用。
数字化技术能实现更复杂的控制，使调速系统的硬件简化、成本降低、精度提高，可靠性更高。
数字化已成为交流调速系统控制技术的发展方向。
8.2变频调速及系统一、变频调速工作原理及调运控制方式(一)变频调速工作原理由电机学的基本公式：pf n 600 （8.1） 式中电动机定于绕组的磁极对数P 一定，改变电源频率f 即可改变电动机同步转速。
异步电动机的实际转速总低于同步转速，而且随着同步转速而变化。
电源频率增加，同步转速n 0也增加，实际转速也增加；电源频率下降，同步转速n 0也下降，电机转速也降低，这种通过改变电源频率实现的速度调节过程称为变频调速。
在工程中，鼠笼式电动机在电动机总数量中占主导部分。
因此对鼠笼式电动机的调速控制成为电机调速的主要内容之一。
在变频调速技术中，向电动机提供频率可变的电源并控制电动机的转速是由变压变频器（WVF ）完成的。
（二）调速控制方式调速控制方式基本上有以下三种。
1．电源频率低于工频范围调节电源的工频频率在我月为50Hz 。
电机定子绕组内的感应电动势为111144.4φW WK f E = （8.2）式中 W ---定子绕组匝数；1W K ---绕组系数；1φ---电机每极磁通。
定子电压U 1与定子绕组感应电动势E 1的关系为111IZ E U += （8.3） 式中 Z 1---定子绕组每相阻抗；I 1---定子绕组电流。
若忽略定子压降1IZ ，则1111144.4φW WK f E U =≈，把该式（8.3）整理成111φKf E = （8.4）144.4W WK K = （8.5）式中 K--比例系数。
则()111/Kf U =φ （8.6）电动机的电磁转矩M 与()211/f U 成正比，符下调电源频率1f 同时也下调1U ，使()11/f U 比值保持为恒定量，则磁通1φ不变，由此，转矩也保持常值，此时电动机拖动 负载的能力不发生改变。
这种控制方式称为恒磁通调压调频调速，也叫恒转矩调速。