三相异步电动机变频调速的原理及发展
三相异步电动机变频调速原理
三相异步电动机变频调速原理三相异步电动机变频调速原理一、介绍电动机调速方式电动机调速是一种控制电动机转速的技术，以实现不同功率、不同扭矩负载下的工作要求。
电动机调速方式有很多，例如电阻调速、电压调速、频率调速、自耦变压器调速等。
二、三相异步电动机变频调速原理三相异步电动机调速方式中，变频调速是应用较广泛的一种方式。
它是通过改变电源输入电压的频率来控制电动机转速。
变频调速可以通过调整电机绕组磁通的频率和振幅，改变电动机的电磁特性，以达到调速的目的。
三、变频调速器变频调速器是实现变频调速的关键设备，其主要功能是将输入电源的交流电变频后，供给电动机使用。
变频调速器包含输入电容器、中间电路、输出滤波器、PWM模块等模块组成。
四、变频调速器的工作原理变频调速器采用PWM技术实现电压、频率、转矩等的控制。
其工作原理主要分为以下几个步骤：1. 输入电流输入电容器，将电流变成滤波后的直流电2. 直流电进入中间电路，经过静止变频器变成可变的中间直流电3. 中间直流电经过PWM模块，被分解成高频PWM脉冲信号4. PWM脉冲信号经过输出滤波器滤波后，形成可变频率的交流电5. 变频调速器输出可调的交流电给电动机，实现电动机转速的调节五、变频调速器的优点与其它调速方式相比，变频调速器主要有以下优点：1. 能够实现恒定功率输出2. 能够实现高精度控制3. 能够实现高效节能4. 能够实现自动平衡5. 对电动机不会造成损坏六、小结三相异步电动机变频调速是一种控制电动机转速的高效、精确的方式，其中变频调速器是实现该调速方式的关键设备。
变频调速技术在现代机械应用中得到了广泛的应用。
简述三相异步电动机变频调速的原理及变频器的基本构成
简述三相异步电动机变频调速的原理及变频器的基本构成三相异步电动机是在控制系统中应用得较为广泛的一种电动机，其是由三相异步电动机、变频器及一些辅助的控制设备组成的一种调速系统。
三相异步电动机的变频调速要实现，其中变频器就是起着关键作用的，下面我们来具体讨论一下它的基本原理及构成要素。
三相异步电动机变频调速的原理三相异步电动机变频调速的基本原理是：在网侧调整电源电压，而使用变频器改变电动机输出转速，从而使所驱动的机械设备达到调速的效果，实现了转矩精确控制，转速精确控制，功率精确控制的目的。
在三相异步电动机变频调速过程中，关键的任务是将电压变换到电机组上，并将采集的电机组反馈信号反馈到变频器上，进行反馈控制，从而使调速系统具有精确控制的可能性，实现了变频调速的效果。
变频器的结构特点变频器的主要功能是将电压变换成频率，使电源的输出频率随电源的输入电压的变化而变化，从而改变三相异步电动机的转速。
变频器的基本构成主要有电源模块、控制模块、变频模块、调速模块四大部分。
电源模块主要负责将电源输入的电压转化为模拟信号及功率放大电压，供变频模块使用。
控制模块主要负责变频系统控制逻辑的处理，其包括电压、频率、转矩等参量的检测及调节，实现三相异步电动机变频控制。
变频模块负责将电源模块输出的功率放大电压转换为频率，来改变电动机的转速。
调速模块是变频系统的动力模块，负责将变频模块的输出经过功率放大后输出给三相异步电动机，从而实现调速的功能。
总结以上就是有关三相异步电动机变频调速的原理及变频器的基本构成的介绍，三相异步电动机变频调速的基本原理是：以变频器改变电动机输出转速，从而使所驱动的机械设备达到调速的效果，变频器的主要构成主要有四大部分：电源模块、控制模块、变频模块、调速模块。
其中电源模块负责将电源输入电压转化为模拟信号及功率放大电压，而控制模块则负责变频系统控制逻辑的处理，变频模块则负责将电源模块输出的功率放大电压转换为频率，调速模块则是变频系统的动力模块，负责将变频模块的输出经过功率放大后输出给三相异步电动机，实现调速的功能。
三相异步电动机的起动与调速实验原理
三相异步电动机的起动与调速实验原理三相异步电动机是工业和家庭使用中最普遍的电动机。
其结构简单、性能稳定、故障率低、使用寿命长、维护成本低等优点，使得其被广泛应用于各种机械设备、压缩机、水泵、风扇等领域。
起动和调速是三相异步电动机运行的两个重要参数。
起动是指当电动机停止工作后重新启动的过程，调速是指根据工况需要改变电动机转速的过程。
本实验旨在探究三相异步电动机的起动和调速原理，并提供相关实验过程和数据分析。
一、起动实验原理三相异步电动机旋转时，电机产生的磁通量与旋转的同步速度不同。
当电动机停止后，转子上的磁通量与定子绕组中的磁通量存在差异。
这种差异会产生感应电动势，从而产生电流，这个过程被称为转子电动势或者诱导电动势。
在起动过程中，需要通过外部直流电源加上励磁电流，与转子电动势产生作用，使转子开始旋转。
起动时，电源的直流电压加到电动机定子绕组上，电动机的转子开始旋转，开始产生诱导电动势。
当转子旋转速度接近同步速度时，电动机称为同步运行。
在起动期间，由于初始转矩低，转子转速较慢，同步速度不易达到。
这时候，为了防止电动机过载，需要启动电动机保护器，保护器中的热继电器会自动切断电源，从而保护电动机。
二、实验过程1. 实验设备准备：三相异步电动机、电源电缆、电池、保护器、电流表、万用表、转速表、电阻箱等。
2. 接线并设定电流值：将电动机与电源电缆接入，接线过程中需要注意接线正确。
设定适当的电流值，并开始记录数据。
3. 启动电动机：通过保护器开关启动电动机，等待电动机开始旋转。
4. 记录数据：记录电动机转速、电流和电压值，同时获得电动机启动时间和转矩。
5. 重复实验：重复上述步骤，多次进行实验并记录数据，以便进行平均数计算和结果验证。
三、数据分析在起动实验中，需要记录的数据包括电动机启动时间、电流、电压和转速值。
在多次实验后，根据数据计算出平均值，并进行结果分析。
启动时间：启动时间是电动机开始运转到转子开始旋转的时间间隔。
三相异步电动机变频调速原理
三相异步电动机变频调速原理
三相异步电动机是工业生产中常用的一种电动机，其特点是结构简单、可靠性高、使用寿命长等。
在工业生产中，往往需要对三相异步电动机进行调速，以满足不同的生产需求。
而变频调速技术是一种常用的调速方式，下面将介绍三相异步电动机变频调速原理。
变频调速技术是通过改变电源频率来改变电动机的转速，从而实现调速的目的。
在三相异步电动机变频调速中，需要使用变频器来实现频率的调节。
变频器是一种电子设备，可以将输入的电源电压和频率转换为可调的输出电压和频率，从而实现对电动机的调速。
具体来说，变频器将输入的交流电源转换为直流电源，然后再将直流电源转换为可调的交流电源。
在变频器中，需要使用PWM技术（脉宽调制技术）来实现对输出电压和频率的调节。
PWM技术是一种将直流电压转换为脉冲信号的技术，通过改变脉冲信号的占空比来改变输出电压的大小，从而实现对电动机的调速。
在三相异步电动机变频调速中，需要注意的是，变频器的输出电压和频率必须与电动机的额定电压和额定频率相匹配，否则会对电动机造成损害。
此外，还需要注意变频器的负载能力，以确保变频器能够承受电动机的负载。
三相异步电动机变频调速是一种常用的调速方式，可以实现对电动机的精确调节，从而满足不同的生产需求。
在实际应用中，需要注
意变频器的选择和设置，以确保电动机的正常运行。
三相异步电动机的调速
m1 p U1 2 1 ( ) 常数 ' 4 f1 2 ( L1 L2 ) Te max的降低是由定子绕组电阻 r 的影响所致。尤其是当 f1 低到使得 r 由上式可见， 1 1 ( x1 x2 ) 相比较时， Te max下降严重。 可以与 Te max
解决措施： 可以对 U1 / f1的线性关系加以修正，提高低频时的 U1 / f1 ，以补偿 低频时定子绕组电阻压降的影响（见下图）。
TY 9550PY 9550PYY ( ) /( ) 1 TYY n1 2n1
结论：Y/YY接变极调速属于恒转矩调速方式。
第12章 三相异步电动机的调速
b、△/YY接变极调速
假定变极调速前后电机的功率因数 cos1 、效率 均不变，并设每半相绕组中的电 流均为额定值 I 1N ，则 /YY变极前后电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系：
改变极对数p都是成倍的变化，转速也是成倍的变化，故为有级调速。 改变定子绕组的联结法改变绕组极对数的原理。 见下页图12－1，12－2
第12章 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转子转速可由下式给出：
60 f1 n (1 s) p
由上式可见，三相异步电动机的调速方法大致分为如下几种： 变极调速； 变频调速； 改变转差率调速； 其中，改变转差率的调速方法涉及： 改变定子电压的调压调速； 绕线式异步电动机的转子串电阻调速； 电磁离合器调速； 绕线式异步电动机的双馈调速与串级调速。
由此绘出保持U1 / f1=常数时变频调速的典型机械特性如下图所示。为便于比较，图 中还同时绘出了 Te max 常数时的机械特性，如图中的虚线所示。
三相异步电动机变频调速时 的机械特性( U1 / f1 =常数)
三相异步电机的调速
一.基频以下变频调速 A),保持 为常数
上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
一.基频以下变频调速 B),保持 为常数 为防止磁路的饱和，当降低定子电源频率时，保持 为常数，使气 隙每极磁通 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动 机的电磁转矩为 上式对s求导，即 有最大转矩和临界转差率为
当某一瞬间电势的极性 与 或同相时，有转子回路电流为
反相
式中“–”号表示 与 反相，“+”号表示 与 同相。异步电动机的电磁 转矩为
当电动机定子电压及负载转矩都保持不变时，转子电流可看成常数；同时考虑到电 动机正常运行时s很小，sx2《 r2 忽略sx2 则： 在负载转矩 一定的条件下，若 转子串入 与 反相，则
变频调速原理及其机械特性
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 ，可以改变同步 转速n 1 ，从而改变转速。如果频率 连续可调，则可平滑的调 节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电 压为 如果降低频率 ，且保持定子电源电压 不变，则气隙每 极磁通 将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大 的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。 因此，降低电源频率 时，必须同时降低电源电压 ，以达到控 制磁通 的目的。对此，需要考虑基频（额定频率）以下的调 速和基频以上调速两种情况
三相异步电动机的调速
根据三相异步电动机的转速公式为
通过上式可知，改变交流电机转速的方 法有三种 1．变转差率调速：改变s实现调速； 2．变极调速：改变p来实现调速 3．变频调速：改变f1实现调速
三相异步电动机的调速
改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子 电压调速，采用电磁转差（或滑差）离合器调速，转子回路串电 阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后 者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平 滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节 过程中转子绕组均产生大量的钢损耗（ ）(又称转差功 率)，使转子发热，系统效率降低；主要存在调速范围窄、效率低， 对电网污染较大，不能满足交流调速应用的广泛需求； 改变电机的极数的调速，无法实现连续调速，并且接线麻烦， 应用的场合少；但价格便宜； 改变频率进行调速是最理想的，但这个梦想经历了百年之久， 直至20世纪70年代，大功率晶体管（GTR）的开发成功，才实现 变频调速，随着电子技术和计算机技术的日益发展变频调速技术 日益成熟，应用得越来越广泛了
项目16三相异步电动机变极调速控制电路
控制电路应具备手动控制和自 动控制两种模式，以满足不同 的控制需求。
控制电路应选择合适的控制元 件，如继电器、定时器和传感 器等，以实现精确的控制效果。
保护电路设计
01
保护电路负责监测控制电路的工作状态，并在出现异常情况时 及时切断主电路，以保护电动机和控制电路的安全。
02
保护电路应具备过载保护、短路保护、欠压保护和过流保护等
机械故障
检查电动机的轴承、转子等机械部件 是否正常，是否有异物卡住。
控制电路故障
检查控制电路的接线是否正确，控制 元件是否正常工作，如继电器、接触 器等。
调速不灵敏
总结词
调速器故障
当调速不灵敏时，可能是由于调速器故障 、电动机故障或控制电路故障等原因。
检查调速器的设定值是否正确，调速范围 是否合适，调速器是否需要调整或更换。
接触器选择
总结词
接触器是控制电路中的重要元件，选择合适的接触器能够确保电动机的正常运行 和保护电路安全。
详细描述
在选择接触器时，需要考虑其额定电流和电压，以确保接触器能够承受电动机的 正常电流和电压。同时，需要考虑接触器的机械寿命和电气寿命，以确保接触器 能够长期稳定地工作。
继电器选择
总结词
继电器是实现自动控制的关键元件，选择合适的继电器能够实现精确的控制逻辑和保护电路安全。
步骤2
调整控制电路板上的变极调速开关，观察电 动机的转速变化，确保调速功能正常。
步骤4
记录调试过程中的各项数据，为后续分析提 供依据。
调试结果分析
分析1
根据电动机的转速变化情况，判断变极调速控制 电路是否正常工作。
分析3
对比实际运行数据与理论值，分析误差产生的原 因，并提出改进措施。
简述三相异步电动机变频调速的原理及变频器的基本构成
简述三相异步电动机变频调速的原理及变频器的基本构成三相异步电动机变频调速技术是将变频器与三相异步电动机相结合，利用变频器改变电动机的工作频率，使用电动机调节转速，从而实现调节机器的工作状态。
变频调速技术具有高可靠性、节能降耗特性，在电机驱动应用中得到广泛的应用，在工业生产、家用电器等领域都发挥着重要的作用。
本文将介绍三相异步电动机变频调速的原理及变频器的基本构成。
一、三相异步电动机变频调速的原理三相异步电动机变频调速，是把变频器和三相异步电动机结合在一起，利用变频器对电动机的运行频率进行调节，从而改变电动机的转速，实现调节机械设备的工作状态，可有效提高机器的运行精度和可靠性。
变频调速技术的基本原理是通过改变电源频率，来改变电动机的转速。
电动机的转速与电压相关，电源频率的改变可以改变电动机的转速。
变频器为电动机提供的电压是恒定的，并且可以随电源频率的改变而改变电动机的转速。
通过改变电源频率，可以调节电动机的转速，实现变频调速。
二、变频器的基本构成变频器是三相异步电动机变频调速的核心设备，它由控制器、变频电路和电压调节等部分组成。
（1）控制器：控制器是控制变频器运行的主要部件，它负责处理输入指令，根据指令来控制变频电路的变频比，并确保运行的稳定性。
（2）变频电路：变频器是控制电动机运转的主要部件，它由电容开关、功率晶体管、变频器等组成，它负责处理控制器输出的指令，控制电动机运转的变频比。
（3）电压调节：电压调节器用于调节变频器输出的电压，确保变频器在不同转速下给电动机提供恒定的电压输出以及满足电动机每秒最大转速的要求。
三相异步电动机变频调速技术，是一种通过改变电源频率调节电动机转速来改变机械设备的工作状态的高精度控制技术，是当今工业自动化生产中广泛应用的技术之一。
变频调速技术的实现，主要依赖变频器的控制器、变频电路和电压调节这三个部件。
变频器的控制器处理输入信息，调整变频电路的变频比，保证变频器的正常运行；变频电路给电动机供电，改变电源频率实现电动机转速的调节；而电压调节器则负责确保恒定的电压输出以及有效的转速调节。
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三相异步电动机变频调速的原理及发展
摘要：阐述了变频调速三相异步电动机的原理及其发展趋势。
关键词：异步电动机；变频调速；变频器
前言
实际的生产过程离不开电力传动。
生产机械通过电动机的拖动来进行预定的生产方式。
直流电动机可方便地进行渊速，但直流电动机体积大、造价高，并且无节能效果。
而交流体积小、价格低廉、运行性能优良、重量轻，因此对交流电动机的凋速具有重大的实用性。
使用调速技术后，生产机械的控制精度可大为提高，并能够较大幅度地提高劳动生产率和产品质量，而且可对诸多生产过程实施自动控制。
通过大量的理论研究和实验，人们逐渐认识到：对交流电动机进行调速控制，不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能，而且在许多场合中，还具有非常显著的节能效果。
鉴于多种调速方式中，交流变频调速具有系统体积小，重量轻、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作过程简单，通用性强，使传动控制系统具有优良的性能，同时节能效果明显，产生的经济效益显著。
尤其当与计算机通信相配合时，使得变频控制更加安全可靠，易于操作(由于计算机控制程序具有良好的人机交互功能)，变频技术必将在工业生产发挥巨大的作用，让工业自动化程度得到更大的提高。
1异步电动机调速的原理及方法
三相交流电动机定子绕组中的三相交流
电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速称同步转速，记为n 实际电动机转速n要低于同步转速，故一般称这样的三相交流电动机为三相异步电动机。
1．1工作原理
异步电动机的同步转速遵从电机学基本关系
n l=60f／p (1)
式中f一一电源交变频率
P一电机定子磁极对数
电机学中还常用转差率S参量，其定义为
s=(n l—n)／n l·100％(2)
电机的实际转速n=(60f／p)(1一s)(3)
1．2变频调速控制方式
式(3)可知，异步电动机变频调速的控制方式基本上有以下三种。
1．2．1电源频率低于工频范同调节，电源的工频频率在我国为50Hz。
电机定子绕组内的感应电动势为
E1=4．44f1 K1 N1φ(4)
式中f1——定子绕组中感应电动势的频率，与电源频率f相等，Hz
K1——电机定子绕组的绕组系数，其值取决于绕组结构，K1 <1
N1——电机定子绕组每相串联的线圈匝数
φ——电机每极磁通
定子电压U1与定子绕组感应电动势E1的关系为
U1=E1+I1Z1 (5)
式中Z1——定子绕组每组阻抗
I1——定子绕组相电流
若忽略定子瓜降I1 Z1，则U1≈ E =4．44f1K1N1φ(6)
把该式整理成u1=4．44f1K1N1φ(7)
K=4．44 K1N1 (8)
则φ=U1／K f1 (9)
电动机的电磁转矩M与(U1／f1)2成正比，若下调频率f1，同时也下调U1，使(U1／f1)比值保持恒量，则磁通φ不变，因此转矩也保持常值，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。
1．2．2电源频率高于工频范围调节由于使频率f1增加，U1／f1变小，而U1不能高于额定电压，在该控制方式中，保持U1不变，由于频率变高，由式(9)知道，定子磁通变小，电磁转矩M也变小，但电源频率增加，设电动机转动角速度w=2πn，电机的功率是电磁转矩M 与角速度w的乘积
P=M·w (10)
调节过程中，使频率f与转矩的变化成一定协调关系，从而保持电机功率P为恒量，即功率不发生变化，这种升频定压调速为恒功率调速。
1．2．3转差频率控制三相异步电动机中，定子与转子之间的圆周空隙有一旋转磁场，转
速为n1，电机转子实际转速为n，(n l-n)是转子与旋转磁场之间的相对切割速度。
对频率、电压进行谐调控制，使U1／f1不变，此时，磁通φ也不变，在φ不变的条件下，电磁转矩M与(n l-n)2成正比。
对频率f进行调节，即调节(n l-n)，因此，在实现转速调节时也实现了转矩的调节。
2三相异步电动机变频调速的发展
随着变频调速异步电动机在国内外市场上日益扩大应用。
自90年代中期以来，我国有众多电动机生产企业设计、研制和生产适用于不同应用的各种系列变频调速三相异步电动机，例如：通用变频调速电动机系列、起重冶金变频调速电动机系列、隔爆变频调速电动机系列、电梯变频调速电动机系列、辊道变频调速电动机系列、牵引变频调速电动机系列等。
从目前情况看，这些系列电动机能基本满足国内市场的需求。
据资料显示，我国对于变频凋速三相异步电动机的品种不断扩大，产品设计也不断改进。
为了适应不同用途、不同工作条件和使用环境、不同工况等各种要求，专用系列和改型系列变频调速电动机产品不论现在和将来，都在迅速发展。
变频器供电电源会存电动机端子和各相绕组的前几匝线圈上产生高频瞬间脉冲峰值电，因此，如果不对绝缘系统采用增强措施．将会使绕组存高电压应力作用下过早失效，从而引起绝缘击穿故障。
据资料报道，佳木斯电机股份有限公司已在新一代变频捌速电动机上开始采用专用电磁线、槽绝缘、相问绝缘以及浸渍漆等措施。
结束语
变频渊速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的渊速方法。
随着电力电子技术的飞速发展，变频调速三相交流异步电动机的应用越来越广泛，它已在诼步替代其它各种调速电动机，而变频调速三相异步电动机因其结构简单、制造方便、易于维护、性能良好、运行可靠等优点而在工业领域得到广泛应用。
参考文献
[1]陈世坤．电机设计[M]．北京：机械工业出版社，1990．
[2]陆宝琦．交流变频电机的绝缘[J]．绝缘材料，2001．
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