交流调速方法适用于起重机等恒转矩负载的恒转矩调速

从异步电动机的转速公式得知：

式中 n——电动机的转速（r/min）；

n₀——同步转速（r/min）；

Δn——转速降（r/min）；

p——磁极对数；

s——转差率（%）；

f——频率（Hz）。

由式（1-4）不难看出，要改变异步电动机的转速可以改变磁极对数p、改变转差率s和改变频率f。

1.改变磁极对数的变极调速

当电源频率f不变时，改变电动机的磁极对数，电动机的同步转速随之成反比变化。若电动机磁极对数增加一倍，同步转速下降1/2，电动机的转速也几乎下降1/2，即改变磁极对数可以实现电动机的有级调速。

异步电动机的磁极对数是由其定子绕组的结构决定的，所以要改变磁极对数，必须将定子绕组绕制为可以转换成几种磁极的特殊形式，通常采用的方法是改变定子绕组的接法来改变磁极对数，这种电动机称为多速电动机。

常用的双速电动机改变磁极绕组的接法有两种，一种是绕组从△联结改接成双联结，写作△/2；另外一种是从联结改接成双联结，写作/2。这两种接法都是改变电动机定子绕组的接线方式，使每相绕组中有1/2绕组的电流反向，从而使电动机的磁极对数减少1/2，电动机的转速成倍改变。

（1）△/2联结变极调速 如图1-32所示，当4、5、6三个抽头开路，1、2、3接三相电源时，三相绕组为△联结，定子各相绕组中的两部分绕组正向串联，电流如图中的实线所示。若将1、2、3点接在一起，将4、5、6接到三相电源上时，定子各相绕组中的两部分绕组反向并联，每相绕组中均有1/2绕组的电流反向，如图中的虚线所示。这时磁极对数减少1/2，同步转速增加一倍，即实现了变极调速。通过理论分析可知，这种调速方法适用于车床等恒功率负载，为恒功率调速。

（2）/2联结变极调速 这种接法的原理同△/2联结一样，当绕组由联结改接成2联结时，电动机的磁极对数减少1/2，转速增加一倍。通过分析可知，该调速方法适用于起重机等恒转矩负载，为恒转矩调速。

变极调速的优点是设备简单、运行可靠。它的缺点是：有级调速，且调速的磁极对数较少；电动机的效率较低。

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图1-32 △/2联结的定子绕组接线

2.改变频率的变频调速

变频调速是改变电源的频率f，从而使电动机的同步转速n₀变化以达到调速的目的。变频调速的机械特性如图1-33所示。

在改变电源频率的同时，通常希望气隙主磁通维持不变。因为若气隙主磁通增加，电动机的磁路会过饱和，从而引起励磁电流增加、铁心损耗加大、电动机的温升过高、功率因数降低；若气隙主磁通减少，则电动机的容量得不到充分利用。又由异步电动机的电动势公式知道，外加电压近似地与频率和磁通的乘积成正比，即U∝E≈C_efΦ；因此，Φ∝E/f≈U/f。若要保持磁通为定值，则电源电压必须随频率的变化作正比变化，即保持U/f为常数。因此调速时，在调频的同时还要调压，即频率和电压协调控制，故称为可变频率可变电压调速（VVVF）。对于恒转矩负载，保持磁通为常数，同时也能保持电动机的过载能力不变，所以变频调速特别适合于恒转矩负载。

变频调速的主要优点是：调速范围宽；调速平滑性好；效率高；故障率低。

图1-33 变频调速的机械特性

3.改变转差率的调速

改变外加电压或者改变转子电路的电阻，都可以改变转差率，从而改变电动机的转速。

（1）调压调速 改变加在异步电动机定子绕组上的电压，即获得了一组人为机械特性曲线，其最大转矩随电压的二次方而下降，产生最大转矩的临界转差率不变。起重机等恒转矩负载的特性曲线如图1-34a所示；通风机负载的特性曲线如图1-34b所示；高转差率电动机的特性曲线如图1-34c所示。由于调压调速时的调速范围较小，为了获得较宽的调速范围，可以采用转子电阻较大、机械特性较软的高转差率异步电动机进行调压调速。目前利用晶闸管的交流调速系统获得广泛应用，其主要优点是调速范围宽、调速平滑性好；缺点是当电动机运行在低速时，转子铜耗较大，电动机效率低，发热严重，不宜在低速下长时间运行。

图1-34 调压调速的机械特性

图1-35 改变转子回路电阻调速的机械特性

（2）改变转子回路的电阻调速 改变转子回路的电阻调速只适用于绕线转子异步电动机。如图1-35所示为改变转子回路的电阻所获得的一组人为机械特性曲线。增加转子回路电阻，最大电磁转矩不变，产生最大转矩的转速下降。转子回路还可以串联变阻器，其原理是一致的。这种调速的优点是设备简单、操作方便、在调速过程中最大转矩不变、电动机的过载能力不变；缺点是最低转速不能太小、调速范围不大。