异步电动机的变频调速方法

　　当改变供电电源频率f1时，异步电动机的转速n1将随着f1变化而变化，采用改变电源频率的调速方法，称为变频调速。变频调速可以平滑地调节异步电动机的转速，但是需要具有调频兼调压功能的变频装置。随着电力电子学与电子技术的发展已出现了各种性能良好，工作可靠的变频调速装置，促进了变频调速的广泛应用。

　　若忽略定子漏阻抗压降，有：

　　　　　　　　（1）

　　由上式可见，单一调频，在定子端电压U₁不变情况下，用改变频率的方法调转速势必引起气隙磁通Φm变化，使得电动机运行性能变坏。当f1增加时，Φ_m下降，最大电磁转矩下降，k_m下降，电机得不到充分利用；当f₁下降时，Φm上升，磁路过饱和，励磁电流大大增加，cosφ₁下降。为此，在改变频率f₁的同时必须改变端电压U₁，以保持气隙磁通Φ_m基本不变，并且希望能保持电动机过载能力k_M不变。

　　最大电磁转矩为：

　　　　　　　　（2）

　　由于漏电抗的变化正比于频率的变化，所以：

　　　　　　　　　　　　　（3）

　　又因为Tmax=kMTN，所以

　　　　　　　　　　　（4）

　　假设变频后上式各物理量为　，则变频前后额定电磁转矩之比的一般式为：

　　　　　　　　（5）

　　从上式可见，在保持k_M不变条件下的变频调速，其定子电压调节规律不仅与频率有关，还与负载性质有关。下面以三种不同负载性质讨论电压随频率调节规律：

　　恒转矩调速

　　适用于恒转矩负载，例如驱动起重机、印刷机等场合下的调速，这时负载转矩不随转速变化而变化，故电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即有，则:

　　　　　　（6）

　　若令电压随频率作正比变化：

　　　　　　　　　　　　　　　（7）

　　则主磁通不变，电机饱和程度不变，电机过载能力k_M也不变。电机在恒转矩变频调速前后性能都保持不变。

　　恒功率调速

　　适用于对恒功率负载的调速，它们的负载转矩与转速成反比，例如轧钢机、卷纸机等，这时电机变频调速前后它的电磁功率相等，即：

　　　　　　　　　（8）

　　则

　　　　　　　　　　　　（9）

　　由一般电磁转矩公式可得：

　　　　　　　　　　（10）

　　若要维持主磁通不变，则要令：

　　　　　　　　　　　　　　　　（11）

　　则

　　　　　　　　　　　　　　　（12）

　　电机过载能力随频率作正比变化

　　2）若要维持过载能力不变，k_M＝，则：

　　　　　　　　　　　　　　（13）

　　加到电动机上的电压必须随频率的开方成正比改变，并且主磁通发生变化：

　　负载转矩随转速平方成正比变化的调速

　　例如风机、螺旋桨和泵类机械的调速，其负载转矩来源于流体的粘性摩擦阻力，这时代入式(14)，可得电压调节规律为：

　　　　　　　　　　　　　　（14）

　　即加到电动机上的电压必须按频率的平方的正比关系改变。

　　变频调速平滑性好，调速范围广，技术性能优越．但需专用的变额电流，设备投资大，从而限制了应用。近年来，可控硅技术迅速发展，促进了变频电源的发展，使变频调速的应用发展很快。