【正文】 2NrssM??????1s（2－3）Mn — 電動機額定電磁轉(zhuǎn)矩ωs — 定子旋轉(zhuǎn)磁場角速度ωr 一 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度ω 2 — 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差角速度隨著轉(zhuǎn)差率s的增大，系統(tǒng)效率η降低。這些方案都能使異步電動機實現(xiàn)平滑調(diào)速，但共同的缺點是在調(diào)速過程中存在轉(zhuǎn)差損耗，這消耗在轉(zhuǎn)子電路中，使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，系統(tǒng)效率降低。 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 0Sn??（2－2）n0— 同步轉(zhuǎn)速常用改變轉(zhuǎn)差率的方案有改變異步電動機的定子電壓調(diào)速、采用滑差電動機調(diào)速、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速以及串級調(diào)速。變頻調(diào)速主要用于籠型異步電動機，性能優(yōu)異，調(diào)速范圍大，平滑性高，低速特性較硬，調(diào)速過程中如保證電壓頻率成正比變化，可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并保持過載能力不變。 變頻調(diào)速通過改變定子繞組的供電頻率f 1是可以調(diào)速的。調(diào)速時低速的人為特性較硬，靜差率較高，經(jīng)濟性較好。2 三相異步電動機交流調(diào)速 [1] 交流調(diào)速方案由電機學(xué)已知，異步電動機的轉(zhuǎn)速為 ??160nspf??（2－1）式中， — 異步電動機定子電壓供電頻率 1f — 異步電動機的磁極對數(shù)p — 異步電動機的轉(zhuǎn)差率s所以調(diào)節(jié)交流電動機的轉(zhuǎn)速有三種方案 改變電動機的磁極對數(shù)通過改接定子繞組的連接方式來得到不同的極數(shù)和轉(zhuǎn)速。隨著微型機和微處理器的迅猛發(fā)展，芯片的集成度越來越高，半導(dǎo)體存貯器的容量越來越大，控制和計算性能，幾乎每兩年就提高一個數(shù)量級，大量新型接口和專用芯片不斷涌現(xiàn)，軟件日益完善和豐富；這就必然會導(dǎo)致大規(guī)模、功能強、結(jié)構(gòu)合理的微機控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)。較豐富的軟件， 要有較完整的操作系統(tǒng)和適合生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用程序，使機器的操作簡單，使用合理，控制性能高。環(huán)境的適應(yīng)性強，在生產(chǎn)現(xiàn)場，環(huán)境條件，如強電流、強磁場、腐性性氣體、灰塵、溫度變化等都會影響系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。設(shè)計應(yīng)該使系統(tǒng)通過相同電子線路的集裝件的替換而得到快速修理。為此需未用可靠性技術(shù)來解決。特別是在用計算機控制的連續(xù)性生產(chǎn)過程中要求高度可靠。而且功能越來越強大，使得當(dāng)前一些較復(fù)雜、控制要求較高的控制算法，能夠由微型計算機來實現(xiàn)。 微型計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展及其在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用高性能、高精度的調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展與微型計算機的發(fā)展是密切相關(guān)的。近年來普遍采用微機控制，它可高速度、高精度地實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，對建立在現(xiàn)代控制理論和復(fù)雜控制算法基礎(chǔ)上的控制方案進行優(yōu)化處理，并同時實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)測保護、故障自診斷和自修復(fù)。 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展現(xiàn)代控制理論在傳統(tǒng)反饋控制理論的基礎(chǔ)上取得了重要的突破，誕生了滑模變結(jié)構(gòu)控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等一系列新的控制方法。在對電機的設(shè)計時，致力于提高電機的功率和效率，加大調(diào)速范圍，降低脈動轉(zhuǎn)矩并減緩絕緣老化。近年來電動機的設(shè)計和制造技術(shù)也得到了充分的發(fā)展。80年代初，美國成功地研制出第三代電力電子器件絕緣門極晶體管(IGBT)。從60年代初開始，電力電子開關(guān)器件日益更新?lián)Q代。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和交流調(diào)速理論的深入研究，交流調(diào)速方法日益受到人們的重視，成為電動機調(diào)速新的發(fā)展方向。因而，在電力傳動領(lǐng)域里正在日益重視發(fā)展交流電機的調(diào)速傳動。維修費用低廉.雖然交流電機與直流電機相比具有以上許多優(yōu)點，可是，由于交流電機的調(diào)速一直比較困難，所以，長期以來，交流電機只能作恒速運行，而在要求精確、靈活、連續(xù)調(diào)速的傳動系統(tǒng)中，直流電機調(diào)速傳動一直占主要地位。直流電機在高速范圍運行時，由于電抗電勢數(shù)位的限制，一般不能發(fā)揮其額定功率，既便是有補償繞組的直流電動機， 就是在最高轉(zhuǎn)速時的輸出功率也僅能達(dá)到額定功率的80% ，對無補償繞組的電機就更低，而交流電動機沒有這種限制， 高速時仍可發(fā)揮較大功率，甚至能以額定功率作恒功率運行。交流電機的電樞電壓和電流的數(shù)值都不受換向器的限制，因而，其單機功率可以比直流電機的單機功率更大。例如，直流電機的單位功率重量指標(biāo)一般均在5kg/kw上。因為調(diào)節(jié)直流電動機的電樞端電壓或勵磁電流就可方便地獲得較好的調(diào)速特性。1 緒論 交流調(diào)速的發(fā)展?fàn)顩r [1]　 直流電機拖動和交流電機拖動在19世紀(jì)中先后誕生。在20世紀(jì)的大部分年代里，約占整個電力拖動容量80%的不變速拖動系統(tǒng)都采用交流電機，而只占20%的高控制性能可調(diào)速拖動系統(tǒng)則采用直流電機。但是，在電力調(diào)速傳動系統(tǒng)中使用交流電動機具有更大的吸引力，因為交流電動機與直流電動機相比具有一系列顯著的優(yōu)點:交流電機不存在換向器圓周速度的限制，也不存在電樞元件中電抗電勢數(shù)值的限制，其轉(zhuǎn)速可以設(shè)計得比相同功率直流電機的轉(zhuǎn)速更高，因而單位功率重量指標(biāo)較低。而鼠籠式異步電動機的僅在(4～)kg/kw　之間。由于交流電機的結(jié)構(gòu)簡單，沒有換向器那種復(fù)雜、精密、耗費制造工時的部件，又由于單位功率重量指標(biāo)較低，因而其制造成本低廉。５、交流電機沒有換向器之類需要經(jīng)常保養(yǎng)、維修的部件、在安裝地點受到限制、不易接近的場合下也能可靠地工作。然而，近年來，一方面隨著大功率可控電力電子元件和變頻技術(shù)的迅速發(fā)展， 用交流電機的調(diào)速傳動系統(tǒng)代替直流電機調(diào)速傳動系統(tǒng)已成為可能，另一方面，從節(jié)能的觀點要求把原來作恒速運行的交流電機傳動系統(tǒng)改為調(diào)速傳動。 眾所周知，在電力傳動系統(tǒng)中，交流電動機具有一些直流電動機無法比擬的優(yōu)點，如單機容量、電樞電壓、額定轉(zhuǎn)速、價格等方面。一個完整的交流調(diào)速系統(tǒng)主要由三部分組成:電力變換器、交流電機和控制系統(tǒng)。相繼出現(xiàn)了大功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、場效應(yīng)晶體管(MOSFET)及靜電感應(yīng)晶體管(SIT)。電力電子器件逐步向高電壓、大電流、高頻率快關(guān)斷、低功耗易驅(qū)動以及復(fù)合化、模塊化、智能化方向發(fā)展。常用電機的類型有異步電機、同步電機和磁阻電機等。除此之外還可設(shè)計相應(yīng)的逆變器與變頻電動機配合使用，從而使整個調(diào)速系統(tǒng)的工作效果更為出色。一般對電力變換器多采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，目前該技術(shù)比較成熟，已出現(xiàn)專門產(chǎn)生PWN 控制信號的大規(guī)模集成電路芯片。在實用的8位、16位、甚至32位單片機控制系統(tǒng)中，硬件和軟件均可模塊化。近年來半導(dǎo)體電路的高度集成化， 微型計算機控制電機在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用主要具有以下特點以及需要發(fā)展的方面:可靠性和可維修性是兩項非常重要的因素，它們決定著來統(tǒng)在控制上的可用程度?？煽啃院喲灾褪侵冈O(shè)備在規(guī)定的時問內(nèi)運行不發(fā)生故障。為實現(xiàn)高度的可用性， 可維修性是重要的。并且，應(yīng)設(shè)計較完善的診斷程序，較快確定故障所在?？刂频膶崟r性，所謂“實時”是指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時問范圍內(nèi)完成，亦即計算機對輸入信息，以足夠的速度進行處理，并在一定的時問內(nèi)作出反應(yīng)或進行控制，超出了這個時間，就失去了時機，控制也就失去了意義。適當(dāng)?shù)挠嬎銠C精度和運算速度，以較少的投入取得較大的成果。目前，交流調(diào)速己經(jīng)深入到電氣傳動控制的各個領(lǐng)域內(nèi)，容量從數(shù)百瓦的伺服系統(tǒng)到萬千瓦級的大功率系統(tǒng)，從工業(yè)傳動到機車牽引，有關(guān)資料顯示，調(diào)速范圍達(dá)到了1:100000以上，調(diào)速精度可達(dá)10 4的數(shù)量級。這一方法適用與不需要平滑調(diào)速的場合。變極調(diào)速是改變異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n=60f 1/P，故一般稱變極調(diào)速的電動機為多速異步電動機。當(dāng)轉(zhuǎn)差率s一定時，電動機轉(zhuǎn)速n基本上正比f 1，很明顯，只要有輸出頻率可平滑調(diào)節(jié)的變預(yù)電源，就能平滑、無級地調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。其缺點是必須要有專用的電源，低速時可能因轉(zhuǎn)矩大為降低而帶不動負(fù)載。前兩種方法適合于籠型異步電動機，后者適合于燒線式異步電動機。在不計定子繞組銅耗條件下，變轉(zhuǎn)差率調(diào)速系統(tǒng)最大可能的效率η定義為輸出機械功率P 1和輸入電功率P S之比。 變極調(diào)速——對籠型電動機 調(diào)壓（定子電壓） 調(diào)阻（轉(zhuǎn)子電阻）——對繞變極差率 線轉(zhuǎn)子電動機電磁離合器 感應(yīng)電動機 調(diào)速具 （轉(zhuǎn)差率） 調(diào)速 串級調(diào)速（轉(zhuǎn)差電壓）—— 對繞線轉(zhuǎn)子電動機 電壓型 交直交 電流型交流電動機 變頻調(diào)速 變頻 脈寬調(diào)制調(diào)速方法 （PWM）型 交交變頻 他控式 同步電動機調(diào)速——變頻調(diào)速 自控式（無換向器 發(fā)動機）繞線轉(zhuǎn)子異步電動機一般采用轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻及串聯(lián)電動勢（即串級調(diào)速）兩種調(diào)速方法。晶閘管串級調(diào)速的性能優(yōu)異，轉(zhuǎn)差功率可反饋至電網(wǎng)，調(diào)速效率高，經(jīng)濟性較好，便于向大容量發(fā)展，最適用于通風(fēng)機負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，晶閘管等串級調(diào)速與直流調(diào)速系統(tǒng)比較，在同等功率條件下，設(shè)備、指標(biāo)差不多。如將晶閘管串級調(diào)速與交流換向器電動機比較，后者用銅量大，換向困難，維護復(fù)雜，而且調(diào)速性能也不如前者。它們只能在功率不高的生產(chǎn)機械上。 調(diào)壓調(diào)速原理和機械特性通過改變異步電動機的定子電壓進行調(diào)速，是一種比較簡單的調(diào)速方法。電力電子技術(shù)的發(fā)展，開辟了調(diào)壓調(diào)速的新途徑。在中小容量。異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為:　　　　　　　　 ??39。 20 39。C180。C 改變異變電動機定子電壓的人為機械特性從式中可知，當(dāng)轉(zhuǎn)差率s一定時，轉(zhuǎn)矩T正比于U １ 的平方，對應(yīng)于不同的定子電壓，可以得到一組不同的機械特性。因此，改變定子電壓可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。0 　a b　　　　　　 c U1 1 U2 M U 轉(zhuǎn)子電路電阻較高時改變定子電壓的人為機械特性對于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，如果能增加異步發(fā)動機的轉(zhuǎn)子電阻（如繞線轉(zhuǎn)子異步電動機或高轉(zhuǎn)差率籠型異步電動機），則改變定子電壓可得較寬的調(diào)速范圍。若采用閉環(huán)系統(tǒng)，則既能提高低速時的機械特性硬度，又能保