1.1 交流异步电动机的调速方式

对于交流异步电动机，其转速表达式为

式中，n1= 60f1/np——交流异步电动机的同步转速；

f1—— 定子绕组所加供电交流电源的频率；

np—— 极对数；

s—— 转差率。

由式（1-1）可知，交流电动机可以采用以下三种调速方式调速：改变极对数np、改变转差率s（即改变电动机机械特性的硬度）和改变供电电源频率f1。改变转差率s的调速方法还可以进一步进行分类，如定子变压方式、转子串电阻方式和电磁离合器方式等。

从调速的本质来看，调速可以分为改变异步电动机的同步转速和不改变同步转速两种方式，改变极对数np和改变供电电源频率f1的调速方式将改变交流电动机的同步转速，属于改变同步转速的调速方式；改变转差率s不改变同步转速，属于不改变同步转速的调速方式。

从调速时的能耗观点来看，分高效调速方式与低效调速方式两种。按照交流异步电动机的原理，从定子通过电磁感应传递到转子的电磁功率可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率，与转差率s成正比，即转子铜损。低效调速方式是随着转速的降低，转差损耗逐渐增加的调速方式，而且转速越低效率越低，它以增加转差功率的消耗来换取转速的降低（恒转矩负载时）。如降低异步电动机定子所加电压大小的调压调速方式，其转子电流会随着电压的降低而增大，转差功率会增加；转子串电阻调速方式，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方式，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速方式，能量损耗在液力偶合器的油中，这些都是低效的交流异步电动机调速方式。但是采用这类调速方式的系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。高效调速时转差功率不变，而且无论转速高低，转差功率不会随着速度的降低而增加，即不是靠转差功率的增加获得转速的降低，可以认为转差功率基本不变，因此这类调速方式效率高，如交流异步电动机的变极调速和交流异步电动机的变频调速，以及能将转差损耗回收的绕线式异步电动机串级调速。串级调速除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送回的功率越多，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但需要增加变流装置。

从以上分析可见，虽然变极调速与变频调速一样改变了同步转速，并在调速时转差功率都不变，是高效的调速方式。但变极调速需要采用交流多速电动机，且只能实现有级调速，不能实现平滑无级调速。而改变异步电动机供电电源频率的调速，可以从低速到高速都保持很小的转差率，效率高，并且可以通过连续改变供电电源频率，实现无级调速，调速范围大，精度高，是一种比较理想的调速方法，所以这是现在交流异步电动机最常用的调速方式。