从转速调节开始，充分利用电动机

改变转差率，即调节电动机的转速，现在采取的措施有改变电源电压U₁、调节转子电阻值、转子回路中串接附加电动势（串级调速）等。下面分别介绍它们的原理和方法。

1.改变电源电压U₁调速

改变电源电压U₁，异步电动机的电磁转矩随U²₁而改变。对应于不同电压的机械特性，见图1-9a。从机械特性曲线上就可直观的得到，在负载转矩T_L一定的情况下，均匀改变U₁，即可使电动机的转速不同，如图2-28所示。图中，U₁>U₁′>U₁″时，则n₁>n₁′>n₁″。从机械特性曲线中还可得知，转子的电阻值越大，电动机的机械特性曲线越软。而机械特性曲线越软的电动机，变压调速的范围就越大。因此，变压调速对转子为高电阻的笼型电动机和转子回路串联电阻的绕线转子电动机比较适用。

在实际生产中，常用两种变压措施。

图2-28 变压调速机械特性

一种是自耦变压器变压。这种方法虽然简单方便，但缺点是设备较大，而且当负载一旦有波动时，电动机的转速就不太稳定，自动调整控制也不太方便。

另一种是晶闸管自动调压装置，此方法克服了前种调压的缺点。调压线路原理如图2-29所示。

改变给定信号，使触发器的触发脉冲移相，进而改变晶闸管的导通角。使加在电动机定子绕组上的电压改变，达到电动机调压的目的。对于负载波动所引起的转速变化，用测速发电机进行速度负反馈，自动实现速度调整稳定的要求。

由于电动机在低速运转时的功率因数和效率较低，而且电动机容易过热，使用此类方法进行电动机调速时应注意。

2.改变转子电阻调速

图2-29 晶闸管调压调速原理线路图

对绕线转子异步电动机，改变转子回路的外接电阻值即可调节电动机的转速，如图2-30所示。转子电阻越大，机械特性曲线越向下偏，在负载转矩一定的情况下，电动机的转速越低。

图2-30 转子回路串联电阻调速

调速的物理过程如下，当转子回路中的外接电阻增大时，由于机械惯性作用，电动机的转速不能突变。但转子电流随其电阻的增大而减小，因而电动机的电磁转矩及电磁功率下降。因为负载转矩一定，原来的转矩平衡受到破坏，电动机开始减速。转速的降低又使转子电流重新上升，电磁转矩又逐渐恢复到原来值，即和负载转矩达到新的平衡，这时电动机在新的转速下稳定运行，实现了调速的目的。接在转子回路中用来调速的变阻器与起动变阻器相似。不过，它是按长期使用的发热条件设计的。

这种调速方法，电动机带的负载转矩越大，调速范围就越大。

转子串联电阻调速有一个突出的缺点，那就是外接电阻使电动机的铜损耗增加，电动机的效率下降。但此方法调速简单、方便，故在小型异步电动机（例如起重机）中仍广泛应用。

3.串级调速

针对绕线转子电动机转子回路串联电阻调速的缺点，提出了串级调速的方法。这种方法就是用一个或几个辅助电动机或电子设备串级连接在电动机的转子回路中，将原来调速中损失在外串电阻中的那部分能量加以利用或者回收到电网中，既达到调速的目的，又能提高电动机运行的效率。

串级调速的种类很多。但是，无论哪一种，都是以一个附加电动势的形式串在电动机的转子回路中进行调整的。串入的这个附加电动势与转子电动势E_2p在任何转速下都保持同频率和同相数，或者将它们均变为直流电动势。只有这样，附加电动势才能起到调速的作用。这里，以转子回路与晶闸管逆变器的串级调速为例，说明其调速的原理及过程。(www.xing528.com)

图2-31 串级调速的线路原理图

图2-31所示为这种调速的线路原理图。图中整流器的作用是将电动机转子的电动势、电流变为直流，经滤波电感后，再由逆变器将直流变为交流，通过变压器送回电源。逆变器有两个作用，一是给电动机转子回路提供一个附加电动势（直流电势E_dc）；二是将转子回路的等效铜损耗功率P_Cu2=sP_M大部分送回电网，不再使其损耗掉。

异步电动机旋转时，转子的电动势E_2p=sE₂。E_2p经过三相整流器变成直流电动势E_dc，它的大小为

E_dc=K₁E_2p=K₁sE₂

式中 K₁——整流系数。

由晶闸管逆变原理可得，逆变器直流侧的逆变电动势E_β为

E_β=K₂Ucosβ

式中 K₂——逆变器的逆变系数；

U——逆变器交流侧变压器的二次侧相电压；

β——逆变角。

在直流回路中（见图2-31），直流电流I_dc为

I_dc=（E_dc-E_β）/R

式中 R——直流回路的等效总电阻。

因为R很小，忽略不计，于是可得

E_dc-Eβ≈0

即E_dc=E_β=K₁sE₂=K₂cosβ

当整流器和逆变器都用三相桥式电路时，有K₁=K₂，可得

从上式看出，改变逆变角β，就能改变异步电动机的转差率s。β角增大，s减小，β角减小，s增大，它们之间按余弦规律变化。β的变化使s改变，可实现调速的目的。

串级调速的优点是调速范围宽，效率高。适用于大容量绕线转子异步电动机的调速。随着晶闸管变流技术的不断发展，此种调速方法的应用日益广泛。