交流电动机调速变频原理
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。
交流电动机变频调速原理
交流电动机变频调速原理
交流电动机变频调速原理主要涉及到调整电源频率以改变电动机转速的技术。
它基于电动机的电压-频率特性，利用电力电
子器件对电源频率进行调节，从而控制电动机的转速。
在传统的交流电动机驱动系统中，电源频率是固定的，通常为50Hz或60Hz。
这种情况下，电动机的转速是由电源频率和电
动机的极数决定的。
而通过变频器对电源频率进行调节，可以使电源频率不再固定。
变频器一般由整流器、滤波器和逆变器三个部分组成。
整流器将交流电源转换为直流电源，滤波器用于平滑输出电流，逆变器将直流电源转换为可调的交流电源。
变频器能根据所需转速将直流电源转换为相应频率的交流电源供给电动机，并且能够根据实际负载情况实时调整输出频率。
通过改变电源频率，可以改变电动机的转速，实现调速功能。
变频调速具有以下优点：
1. 转速范围广：变频器可以实现广泛的转速调节，将电动机的转速从低速到高速进行连续调整。
2. 转速精度高：通过精确控制输出频率，可以实现对电动机转速的精准调控。
3. 节能高效：变频调速可以根据负载情况智能调整电源频率，减少能量损耗，提高能源利用效率。
4. 启停平稳：传统的交流电机启停频繁会对电机产生冲击，通过变频调速可以实现平稳启动和停止，减少冲击。
总之，交流电动机变频调速原理是通过变频器对电源频率进行调节，从而实现对电动机转速的精确控制。
它具有范围广、精度高、节能高效、启停平稳等优点，广泛应用于工业生产和能源节约领域。
《交直流调速系统》第六章交流电动机调速及变频原理
交直流调速系统：交流电 动机调速及变频原理
交直流调速系统是当今工业领域中应用最广泛的电机调速方式之一。本文将 介绍其工作原理、控制方式、实验结果以及应用领域。
交直流调速系统简介
工作原理
交直流调速系统将交流电网变频后的电能， 通过调整输出电压的频率和振幅，实现对交 流电动机转速的精确控制。
应用领域
广泛应用于各种机械传动、液力传动和水泵 等控制系统中。
交流电动机调速系统的应用领域
自动化系统中的应用
在各种自动化生产设备中被 广泛应用，如印刷机、纺织 机、机床等清
电力系统的应用
在电力和水泵工业中，它们 通常被用于驱动变速风扇、 汽轮机、输电水泵和空气压 缩机。
船舶和铁路设备的 应用
在船舶和铁路设备中，变频 系统被用于调节主推进电机 和发动机。
总结和展望
优点
能够提高电机的转速调节精度、降低噪声和 振动，操作简便、维护方便。
未来发展
随着电力电子技术的发展和应用，交直流调 速技术将显示出更加优异稳定的特性。
交流电动机调速原理介绍
异步电动机
在交流电路中，由于线圈电势 产生了磁通量，被感应到的铝 制转子上涡流的作用下形成了 磁通量，进而激起了电势和转 矩。
压，并将其送入交流电机中。
3
控制电路
接收电机转速及其加速度反馈信息， 将这些反馈信息与控制策略融合，进 而实现对交流电机调速控制。
交流电动机调速控制方式
1 恒转矩调速
2 恒功率调速
保持电机输出转矩不变的状态下，改变电 机输出的转速。
在电机输出功率不变的情况下，改变电机 转速。
3 恒流调速
4 联合控制
同步电动机
自带一定数目的永磁体，并且 同步转子上的感应电流同步于 定子电流，从而使交流电动机 实现了较好的调速性能。
交流异步电动机变频调速原理
交流异步电动机变频调速原理在异步电动机调速系统中，调速性能最好、应⽤最⼴的系统是变压变频调速系统。
在这种系统中，要调节电动机的转速，须同时调节定⼦供电电源的电压和频率，可以使机械特性平滑地上下移动，并获得很⾼的运⾏效率。
但是，这种系统需要⼀台专⽤的变压变频电源，增加了系统的成本。
近来，由于交流调速⽇益普及，对变压变频器的需求量不断增长，加上市场竞争的因素，其售价逐渐⾛低，使得变压变频调速系统的应⽤与⽇俱增。
下⾯⾸先叙述异步电动机的变压变频调速原理。
交流异步电动机变频调速原理：变频器是利⽤电⼒半导体器件的通断作⽤把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
现在使⽤的变频器主要采⽤交—直—交⽅式（VVVF变频或⽮量控制变频），先把⼯频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
交-直部分整流电路：由VD1-VD6六个整流⼆极管组成不可控全波整流桥。
对于380V的额定电源，⼀般⼆极管反向耐压值应选1200V，⼆极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
（⼆）变频器元件作⽤电容C1：是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波，变压器是⼀种常见的电⽓设备，可⽤来把某种数值的交变电压变换为同频率的另⼀数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻：有三个作⽤,⼀过电压保护,⼆耐雷击要求,三安规测试需要.热敏电阻：过热保护霍尔:安装在UVW的其中⼆相,⽤于检测输出电流值。
选⽤时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻：作⽤是防⽌开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容⼆端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。
如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过⽆穷⼤的电流导致整流桥炸掉。
plc控制的交流电动机正反转的变频调速原理
PLC控制的交流电动机正反转的变频调速原理1. 引言在工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的控制设备，而交流电动机的正反转和变频调速是工业生产中常见的需求。
本文将从PLC控制的角度，深入探讨交流电动机正反转的变频调速原理，以便读者能够全面理解这一关键技术。
2. 交流电动机正反转原理交流电动机的正反转控制是工业生产中常见的需求。
在PLC控制下，可以通过控制电动机的接线和使用正反转的信号来实现正反转功能。
具体来说，可以利用PLC的输出口和接触器来实现电动机的正反转控制，通过合适的程序设计和逻辑控制，实现电动机正反转的功能。
3. 变频调速原理在工业生产中，电动机的调速功能也十分重要。
传统的电动机调速方式需要通过改变电源频率或者通过机械齿轮传动，而这些方式都不够灵活和高效。
而利用变频器可以实现对电动机的调速，变频器通过改变输入电源的频率和电压，从而控制电动机的转速。
在PLC控制下，可以通过控制变频器的输入信号，实现对电动机的精准调速。
4. PLC控制交流电动机正反转的变频调速原理将交流电动机的正反转和变频调速结合在一起，可以实现更灵活、智能的控制方式。
在PLC控制下，可以通过编写合适的程序和逻辑框图，实现对电动机的正反转和变频调速的精准控制。
通过合理设计输入输出口，利用定时器、计数器等功能模块，可以实现对电动机启停、正反转和调速的自动化控制。
5. 个人观点和理解在工业生产中，PLC控制的交流电动机正反转的变频调速技术可以极大地提高生产效率和质量。
通过合理应用PLC技术，可以实现对电动机的智能化控制，提高设备的稳定性和可靠性，同时也符合节能减排的要求。
我认为PLC控制的交流电动机正反转的变频调速技术是非常有价值和意义的。
6. 总结本文通过对PLC控制的交流电动机正反转的变频调速原理进行了深入探讨，从正反转原理、变频调速原理到结合控制方法进行了全面的介绍。
通过本文的阅读，读者可以全面、深刻地理解这一关键技术，为工业生产中的实际应用提供了理论和实践的指导。
交流异步电动机变频调速原理及特点
交流异步电动机变频调速原理及特点摘要：在交流异步电动机的各种调速方法中，变频调速因其调速性能好、效率高被公认为是异步电动机的一种比较理想调速方法，也是交流调速系统的主要发展方向。
下面就变频调速的基本原理与基本控制方式，分类与特点谈谈自己的理解.关键词：功率因数；恒转矩负载；恒功率负载；脉冲幅度调制方式；脉冲宽度调制方式一变频调速的基本原理与基本控制方式1.变频调速的基本原理根据异步电动机的转速表达式n=（1-s）60f/p可知，改变异步电动机的供电频率f，可以改变异步电动机的转速n，这就是变频调速的基本原理.由电机理论可知，三相异步电动机定子每相电动势E为：E=4.44fNQ.从该式可知，磁通Q是由E和f共同决定的.在电动机定子供电电压保持不变情况下，只改变频率f，将引起磁通Q的变化，可能出现励磁不足或励磁过强的现象.当频率f降低时，磁通将增加，这会引起磁路饱和，定子励磁电流上升，铁耗急剧增加，造成电动机功率因数和效率下降，这种情况是电机实际运行所不允许的；反之，当频率升高时，则磁通将减小，同样的转子电流下将使电机输出转矩下降，电动机的负载能力下降.因此，在变频调速时，应尽可能使电动机的磁通保持额定值不变，从而得到恒转矩的调速特性.而对于恒功率负载，因为P=Mn=定值，也就是说，对恒功率负载采用变频调速时，若满足电压与频率平方根的比值等定值，则电机的过载能力不变，但气隙磁通将发生变化；若满足电压与频率的比值等定值，则气隙磁通维持不变，但过载能力将发生变化.这说明变频调速特别适用恒转矩负载.2.变频调速的基本控制方式异步电动机的变频调速分为以下两种情况.即额定频率以下的恒磁通变频调速和额定频率以上的弱磁通变频调速.首先额定频率以下的恒磁通变频调速，这是从电机额定频率向下调速的情况.由于磁通与E/f成正比，故调节定子的供电频率f时，按比例调节定子的感应电动势E，即保持E/f=常数，可以实现恒磁通变频调速，这相当于直流电动机调压调速的情况，属于恒转矩调速方式.但是，由于定子感应电动势是无法直接测量和直接控制的，因此，只能直接调节的是外加的定子供电电压U.若忽略定子绕组阻抗压降，则U=E，因此可以采用U/f=常数的恒压比控制方式进行变频调速.在进行恒压比的变频调速时，当f较小时，由于U也较小，因而定子绕组阻抗压降相对较大，故不能保持磁通不变.因此，这种恒压比的变频调速只能保持磁通近似不变，实现近似的恒磁通变频调速，在这种情况下，可以采用专门电路，在低速时人为地适当提高定子电压，以补偿定子阻抗压降的影响，使磁通基本保持不变，实现恒磁通、恒转矩的变频调速。
交流电动机变频调速方法研究
交流电动机变频调速方法研究引言：随着现代工业的发展和对能源的节约要求，交流电动机的变频调速方法逐渐被广泛应用。
变频调速可以通过改变电动机的输入频率，调节转速和负载之间的匹配，实现低速大转矩或高速小转矩的工作要求。
本文将研究交流电动机变频调速的方法。
一、变频调速原理：1.原理概述：电动机电源频率=f，电源电压=V，电动机相数=φ输出转矩和转速之间的关系：T=k*M^n，其中k为系数，n为常数。
固定电源电压不变，改变电源频率f，可以调节转速M。
2.调速方案：a)正弦波PWM调制方案：根据输入的信号波形，生成与输入波形相同的输出波形，然后利用多级逆变器将输出电流波形进行滤波处理得到交流输出电压波形。
b)SPWM调制方案：通过多级逆变器将直流电压转换为交流电压，通过控制逆变器的开关管，实现输出电压的变化和频率的变化，从而改变电动机的转速。
c)SVPWM调制方案：通过控制多个开关管的占空比和触发时刻，可以产生更接近理想正弦波的输出波形，实现电动机的精确调节。
二、变频调速方法的优缺点：1.优点：a)可以实现宽范围内的调速，满足不同工况的要求。
b)调速精度高，可以实现恒定转矩和恒定功率控制，提高电动机的运行效率。
c)调速过程平稳，无冲击，减少机械零件磨损。
d)节能效果显著，可以节约电能消耗。
2.缺点：a)变频调速系统的成本较高，包括逆变器、滤波器、控制器等设备的成本较高。
b)变频设备对电网的污染较大，需要采取补偿措施。
c)变频设备的维护和保养要求高，需要定期检查和维修。
三、变频调速在实际应用中的问题及解决方案：1.变频调速系统的电磁干扰问题：变频调速设备会产生一定的高次谐波，对电网和其他设备产生干扰。
解决方案可以采用滤波器等装置来减少干扰。
2.变频调速系统的稳定性问题：变频调速系统存在潜在的震荡和共振问题，需要采取措施来保持系统的稳定。
3.变频调速系统的故障检测和维修问题：变频调速系统是复杂的电力系统，如果出现故障需要及时检测和维修。
交流异步电动机变频调速原理
第一节 交流异步电动机变频调速原理根据电机学原理，交流异步电动机的转速可表示为：)1(**60s pf n -= （2-1-1） 式中： n 一 电动机转速/分钟，单位：r/min ；p 一 电动机磁极对数；f 一 电源频率，单位：Hz ；s 一 转差率，10<<s 。
注：p 是磁极对数，不是磁极数。
由式（2-1-1）知，影响电动机转速的因素有：电动机的磁极对数 p ，转差率 s 和电源频率f 。
对于给定的电动机，磁极对数 p 一般是固定的；通常情况下，转差率 s 对于特定负载来说是基本不变的，并且其可以调节的范围较小，加之转差率 s 不易被直接测量，调节转差率来调速在工程上并未得到广泛应用。
如果电源频率可以改变，那么通过改变电源频率来实现交流异步电动机调速的方法应该是可行的，这就是所谓变频调速。
由电机学原理知，如忽略绕组间的互感、绕组的漏感及空间电磁谐波，交流异步电动机的相等效稳态电路如图 2-1-1。
图 2-1-1 交流异步电动机的相等效稳态电路由戴维南定理，图 2-1-1电压平衡方程式为：U = E + I * r （2-1-2）式中： U 一 相电压 ；E 一 定子绕组的感应电动势；I 一 定子绕组的相电流；r 一 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和。
交流异步电动机的定子绕组的感应电动势是定于绕组切割旋转磁场磁力线的结果， 其有效值计算如下：E = K * f * Φ （2-1-3） 式中：Ｋ 一 与电动机结构有关的常数；ｆ 一 电源频率；Φ 一 磁通量 。
由式（2-1-2）知，加在电机绕组端的电源电压Ｕ，一部分产生感应电动势Ｅ，另一部分消耗在电阻 r （ 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和 ）上 。
其中定子绕组的相电流 I 由两部分构成：21I I I += （2-1-4）电机的定子电流有一小部分1I 用于建立磁场的主磁通，其余大部分2I 用于产生拖动负载的电磁力。
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交流电动机调速及变频原理
一、交流异步电动机调速的基本类型
交流调速系统的主要类型
交流电机主要分为异步电机（即感应电机）和同步电机两大类，每类电机又
有不同类型的调速系统。
现有文献中介绍的异步电机调速系统种类繁多，可按照不同的角度进行分类。
1、交流异步电动机调速的基本类型 由异步电动机的转速公式：min)/)(1(60r s p
f
n -=
可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： （1）改变定子极对数p 调速。
（2）改变电源频率1f 调速。
（3）改变转差率s 调速。
异步电动机的调速方式：
1.1 变频调速
交流变频调速技术的原理是把工频50Hz 的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流异步电动机定子绕组的供电频率，在改变频率的同时也改变电压，从而达到调节电动机转速的目的。
它与直流调速系统相比具有以下显著优点： （1）变频调速装置的大容量化。
（2）变频调速系统调速围宽，能平滑调速，其调速静态精度及动态品质好。
（3）变频调速系统可以直接在线起动，起动转矩大，起动电流小，减小了对电网和设备的冲击，并具有转矩提升功能，节省软起动装置。
（4）变频器置功能多，可满足不同工艺要求；保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便；具有通用的外部接口端子，可同计算机、PLC 联机，便于实现自动控制。
（5）变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势，是目前世界公认的交流电动机的最理想、最有前途的调速技术。
其中以风机、泵类负载的节能效果最为显著，节电率可达到20%～60％。
1.2变极调速
磁极对数 p 的改变，取决于电动机定子绕组的结构和接线。
通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。
1.3 变转差率调速
1.3.1、改变定子电压调速 −−交流调压调速 异步电动机的机械特性方程式:
])()/[(/32'21212'
211'
221l l e L L s R R s
R pU T +++=ωω
其中：p 为电机极对数；
U1为相电压有效值 R1为定子每相绕组的阻 Ll1为每相漏感
R2′为折算到定子侧的每相电阻 Ll2′为折算到定子侧的漏感
交流调压调速是通过改变电动机定子外加电压从而改变转差率S 进行调速的。
它是一种简单、可靠、价格便宜的调速方法，但其调速特性软，低速时转差功率损耗大，效率较低。
交流调压调速常采用晶闸管组成的交流调压调速系统。
1.3.2、绕线式异步电动机转子串电阻调速
绕线式异步电动机转子串电阻的机械特性如图所示。
转子串电阻时同步转速和最大转矩Tm 不变，临界转差率增大。
转子串电阻调速的优点：
设备简单，主要用于中、小容量的绕线式异步电动机如桥式起重机等。
转子串电阻调速的缺点：
转子绕组需经过电刷引出，属于有级调速，平滑性差；由于转子中电流很大，在串接电阻上产生很大损耗，所以电动机的效率很低，机械特性较软，调速精度差。
1.3.3、绕线式异步电动机在转子回路中串级调速
在转子回路中串入与转子电势同频率的附加电势，通过改变附加电势的幅值和相位实现调速。
其优点是：
可以通过某种控制方式，使转子回路的能量回馈到电网，从而提高效率；在适当的控制方式下，可以实现低同步或高同步的连续调速。
缺点是：
只能适应于绕线式异步电动机，且控制系统相对复杂。
总结：
2、变频调速的核心部件-变频器
鼠笼型异步电动机的定子采用变频电源供电所构成的变频调速系统是具有高效率和高性能的调速系统。
通过改变定子供电频率，电机转速可得到宽围的无级调节。
对定子电压（或电源）以及频率按一定规律进行协调控制，可提高传动系统的运行特性。
通过控制转差(n0 - n)／n0，电机可获得较理想的快速响应特性。
一旦采用闭环控制系统，整个传动系统可获得高精度及优良的传动特性。
给电功机定子提供频率可变电源的设备就是变频器，变频器是变频调速系统的核心部分。
变频器与电动机完美的控制配合构成了性能优良的变频调速系统。
为分析变频器的工作情况。
变频器是介于电源与电动机之间的电压与频率可调变的供电环节。
从逆变器的主回路上看．如果主回路等效于电压源供电，再把电源的直流量通过开关及控制元件，转化成交流输出，这样的逆变器称为电压型逆变器。
主回路等效于电流源供电，开关元件将其转换为交流输出，这种类型的逆变器叫电流型逆变器。
变频器与电源、电动机的关系
二、调速电机选型
以jscc调速电机为例
1、调速电机构成
2、调速电机选型
2.1、调速电机可以直连，输出轴为圆轴，也可以加减速箱，输出轴为齿轮轴
2.1.1、直连
虽然调速电机的调速围为:50Hz…90~1400转分钟;60Hz…90-1600转分钟。
但由于低速时(≤400转分钟),电机转矩下降较多,易发生过载,且电机直连风扇冷却效果差,易发热,因此必须预留足够的功率余量,并且不要经常工作在低速区。
因此电机最佳调速围为:50Hz…·400-1400转分钟;60Hz…400-1600转分钟
2.1.2、加减速箱常用减速箱类别
■减速箱减速比/性能对照表
●表中最高转速是以(50Hz:1400r/min、60Hz:1600r/min)为基数除以减速比而算出的数值。
●表中[色框表示输出轴的旋转方向与电机旋转方向相反
●欲获得比下表更高的减速比,可在电机与减速箱之间安装减速比为10的中间减速箱,减速比将增加10倍。
●减速箱的最大容许转矩为10N·m。
注：调速电机需要满足最低最高速度时，扭矩大于负载扭矩。