2.7 三相异步电动机的调速方法

三相异步电机的调速是指在同一负载下，人为改变电动机的转速。根据式（2-1）和式（2-2），可以推导出异步电动机的转速公式，见式（2-12）。因此，异步电动机的调速方法有3种：改变电动机定子绕组的极对数p、改变供电电源频率f、改变电动机的转差率S。

根据式（2-4），当转矩一定时，改变定子绕组相电压U或转子电路串接电阻，将引起转差率S的改变。因此，可以通过改变定子绕组相电压U或在转子电路中串接电阻的方法来改变转差率S，从而实现恒转矩调速。

（1）改变定子绕组相电压调速

在定子电路中串接电阻（或电抗）和用晶闸管调压，属于通过改变定子绕组相电压从而改变电动机转差率的调速方法。根据改变异步电动机定子电压时的机械特性，n₀、S_m不变，T_max随电压降低成平方比例下降。对于恒转矩性负载T_L，其调速范围很小；对于离心式通风机型负载，其调速范围稍大。

这种调速方法可实现无级平滑调速，但降低电压时，转矩按电压的平方比例减小，机械特性变软，调速范围不大。

（2）转子电路串接电阻调速

在转子电路串接电阻，也是改变电动机转差率的调速方法之一。这种调速方法只适用于线绕式异步电动机的调速。当转子电路串接不同的电阻时，其n₀和T_max不变，但S_m随外加电阻的增大而增大，机械特性变软。对于恒转矩负载T_L，随着外加电阻的增大，电动机的转速降低。

这种调速方法简单可靠，但由于属于有级调速，随转速降低，机械特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，因此低速时损耗大。这种调速方法大多用在重复且短期运转的生产机械中，例如起重运输设备。

（3）改变极对数调速

对于笼型异步电动机，因转子极对数能自动地与定子极对数对应，故可通过改变定子绕组接线的方式来实现极对数p的改变。根据式（2-2），同步转速n₀与极对数p成反比，因此改变极对数p可实现笼型异步电动机的调速，也称变极调速。

变极调速的操作简单方便，机械特性较硬，效率较高，适用于恒转矩调速，也适用于恒功率调速。但对应的多速电动机体积较大，价格稍高，属于有级调速，调速的级数不多，仅适用于要求平滑调速的场合，在各种中小型机床上应用较多。

（4）变频调速

异步电动机的转速正比于定子电源的频率f，若连续地调节定子电源频率f，即可实现连续地改变电动机的转速。

异步电动机的电势公式见式（2-13）。其中，E₁为定子每相绕组产生的感应电动势有效值，f₁为供电电源频率，N₁为定子每相绕组的匝数，Ф为定子每相绕组的磁通。

由于定子绕组相电压U₁近似等于E₁ ，故Ф∝U₁/f₁。在外加电压不变时，磁通Ф与电源频率f₁成反比。当减小f₁时，会降低电动机运行速度，但会导致磁通Ф的增大，从而引起磁路过分饱和，使励磁电流大大增加，增加涡流的损耗；当增加f₁时，会提高电动机运行速度，但会引起磁通Ф的下降，使电动机容量得不到充分的利用。因此，通常在变频调速过程中使电压U₁与频率f₁成比例地变化，从而保持磁通Ф不变。