异步电动机串级调速方式

　　异步电动机调速装置仅在定子侧有能量变换级，采用转子电路串电阻调速，通过外接电阻释放转差能量来降低转速，解决电机在低速下转子铁心温升过高问题，但在低速下运行效率低，是很不经济的。

　　如果在转子中串入频率与转子绕组电动势频率相同、相位与转子绕组电动势相差180⁰的正弦附加电动势，取代上述的附加电阻，显然同样可实现改变转差率调速。由于只吸收而不消耗转差功率，且可经适当的回馈装置实现转差功率的再生，因而可以大大提高系统在低速下的运行效率，这就是串级调速的基本思路。

　　此处仅考虑与转子电动势间的相位差为0⁰或180⁰的两种情况，故相量运算可简化为标量运算。在图中所示正向下，有

　　　　　　　　　　　　　　　（1）

　　从吸收有功功率的效果看，E_ad与附加电阻作用相同，故在电动机机械特性的工作区段上，仍有，此时式(1)可近似写成

　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　因为电动机在正常负载范围内运行时，Φ_m近似为常数，故T_em近似与I2成正比。若T_L为常数，则稳态下的I2亦为常数。若记E_ad＝0时的转差率为s，则有

　　　　　　　　　　　　　　（3）

　　即

　　　　　　　　　　　　　　　　　（4）

　　式(4)表明，若E_ad为正，即与间的相位差为180⁰时，s’随E_ad一同增大，若电动机运行速度n随E_ad增大而下降；若E_ad为负值，即与同相时，s’随E_ad增大而下降，n随E_ad增大而上升，并在E_ad＝sE2时达到s’＝0，即n＝n₀。此时若令Ead继续增大，则s’<0，n>n₀，电动机进入超同步运行状态。电动机转速可在n>n0下调节，是串级调速的特征之一。

　　为说明串级调速系统中的功率平衡关系，可将式(4)改写为

　　　　　　　　　　　　　　　（5）

　　或

　　　　　　　　　　　　　　　　　　（6）

　　式中P_ad=3E_adI₂是与E_ad对应的附加功率。

　　式(5．132)表明调速过程中产生的转差功率s’Pem除一部分转化为转子电路的铜耗sP_em外，其余均被E_ad吸收。当取与同相时，E_ad为负，故P_ad也为负，若n>n₀，则s’<0，在此条件下式(．6)可写成

　　　　　　　　　　　　　　　（7）

　　上式表明，在超同步运行状态下，转子电路的铜耗sP_em和转差功率s’P_em均由P_ad提供。此时电动机实际是从定、转子两侧同时接受输入功率，这种特殊的运行状态，称为双馈状态。电动机正是在依靠双馈状态下从转子侧输入的附加功率进入超同步运行状态的。

　　把转差能量送回电网，就会显著提高效率；此外也可以向异步电动机的转子供给第二电源．借以使电机处于超同步运行状态．以进一步扩大异步电动机的调节能力。这样，就可以把串级调速分成次同步串级调速和双馈调速两大类。

　　对异步电动机起动的主要要求是：起动电流较小而起动转矩较大。对笼型异步电动机，如果电网容量允许，应尽量采用直接起动，以获得较大的起动转矩。当电网的容量较小时，应采用降压起动，以减小起动电流，常用的方法是Y-Δ换接起动和自耦变压器降压起动。但减小电流的同时，起动转矩与电压成平方比的关系减小。绕线转子电动机起动时，在转子回路中串入电阻，既减小了起动电流又增大了起动转矩。深槽式或双笼型异步电动机利用起动过程中转子频率的变化，引起集肤效应来增大起动时的转子电阻，以减小起动电流和增大起动转矩；而在正常运行中基本恢复到直流电阻值。

　　异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速、变压调速、在转子回路串入电阻调速和附加电动势调速五种。