航天公开课交流电动机的闭环调速思维导图

用晶闸管同样可以方便地对三相交流电源进行调压

两种比较实用的三相晶闸管调压电路，Z A 、Z B 、Z C 代表电动机定子绕组负载

其中为不带零线的星形三相调压回路，每相负载上电压波形正负半波对称

线路中无三次谐波电流，电路简单，调压电路接在定子绕组负载之后

使电源浪涌电压对调压回路的影响较小

其工作原理与直流电动机的晶闸管脉宽调速系统十分相似

电动机的转速指令信号u c 可由分压电阻方式获得

将其与测速发电机TG测得的转速反馈信号u f 相比较后，作为系统的控制输入

经过信号处理模块（PI调节单元）、电压一脉冲转换模块和晶闸管功放触发模块控制电动机的输入电压

与直流电动机电枢电压调速不同的是，该系统虽然带转速负反馈后，电动机的工作特性可以变硬

但是交流异步电动机电压调速的范围仍然较小，要求工作转速较低时

因为降低了电动机的供电电压（输入功率），工作转矩是很小的

因此，交流电压调速往往只能用在有限的场合

如果在转子回路中串联上附加电阻，此时电动机的工作特性也将变软

但由于定子绕组上的输入电压没有改变，因此电动机能够承受的最大转矩基本得到维持

对于某固定的外加载荷来说，电动机将在一个较低转速位置取得稳定

这样也可以实现电动机的调速，但这种调速方法虽然简单方便，却存在着缺点

串联电阻通过的电流较大，难以采用滑线方式，更无法以电气控制的方式进行控制，因此调速只能是有级的

串联较大附加电阻后，电动机的机械特性变得很软

低速运转时，只要负载稍有变化，转速的波动就很大

电动机在低速运转时，效率甚低，电能损耗很大

异步电动机经气隙传送到转子的电磁功率中只有一部分成为机械输出功率

其他则被串联在转子回路中的电阻所消耗，以发热的形式浪费掉了

这种调速方式的工作总效率往往要低于50%，转速愈低，效率愈差

因此从节能的角度来评价的话，这种调速方法性能很低劣

对于大、中容量的线绕式异步电动机，若长期要求在低速下运转，则不宜采用这种低效率的能耗调速方法

若在转子回路串电阻调速原理的基础上，使电动机转子回路串联接入与转子电势同频率的附加电势

通过改变该电势的幅值大小和相位，同样也可实现调速

这样，电动机在低速运转时，转子中的转差功率只是小部分在转子绕组本身的内阻上消耗掉

而大部分被串入的附加电势所吸收，利用产生装置，将所吸收的这部分转差功率回馈入电网

就能够使电动机在低速运转时仍具有较高的效率，这种方法就称为串级调速方法

在被调速电动机M的转子绕组回路上接入一个受三相桥式晶闸管网络控制的直流一交流逆变电路

使电动机根据需要将运转中的一部分能量回馈到供电电网中去，同时达到调速的目的

其中，D为电动机的负载，T是能量回馈电路用的三相隔离变压器

现代最常用的交流电动机调速方式是变频调速，它直接调节交流电动机的同步转速

控制的切入点最直接和明确，因此最受应用者的关注

但是，正确合理地应用变频技术仍然有许多因素需要全面了解和考虑