③ 串级调速属于转差功率回馈型
④ 变极调速、变频调速属于转差功率不变型。
问题2-6：变极调速方法对笼型与绕线式电动机是否都适用，为什么?
变极调速只适合于本身具备改变极对数的笼型电动机（双速电动机、三速和四速电动机），它们可以通过改变极对数是用改变定子绕组的接线方式来完成调速，绕线式电动机一般采用转子传电阻或串级调速。
问题2-7：采用改变电动机极对数的方法调速时，改变极对数时，是否只需改变电动机定子绕组的联结方式就可以了，还需要注意什么问题？ 采用改变电动机极对数的方法调速时，改变极对数时，除了需要改变电动机定子绕组的联结方式外，还应注意保持电源的相序不变，即：要对调电源端子。
如：变极前：A→0 B→240℃ C→480℃（120℃）
变极后：A→0 B→120℃ C→240℃与变极前不一致。应对调B、C两相，以保证变极前后的电源相序一致。
问题2-8：请简述交流异步电动机变极调速的工作原理，并说明其特点和应用场合。 变极调速是通过改变定子绕组的极对数来改变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附加转差损耗的高效调速方式。改变极对数是用改变定子绕组的接线方式来完成的（双速电动机、三速和四速电动机）这种改变极对数来调速的笼型电动机，通常称为多速感应电动机或变极感应电动机。
缺点：有级调速，而且调速级差大，从而限制了它的使用范围。
特点：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平 滑调速特性。变极调速适合于：按2～4档固定调速变化的场合，（不需要无级调速的生产机械），如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
问题2-9：晶闸管交流调压调速系统中，对触发脉冲有何要求，为什么？
晶闸管交流调压调速系统中，要求用宽脉冲、双窄脉冲或脉冲列触发，以保证可靠换流，防止直通。
晶闸管是半控器件，只需要用脉冲触发其导通，不需要控制其关断。
问题2-10：请简述交流异步电动机定子调压调速的工作原理，并对三种常用的调压方法进行说明。当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源。目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。
调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制。调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。 ① 通过改变自耦变压器变比，来改变电机电压，从而进行调速。② 通过改变直流励磁电流来控制铁心的饱和程度，改变交流电抗值，改变电机电压，实现降压调速。饱和，交流电抗小，电机定子电压高。③ 通过控制晶闸管的导通角，来调节电动机的端电压，从而进行调速。
问题2-11：在交流异步电动机变压调速系统中，怎样解决调速范围小和机械特性软的问题？
在交流异步电动机变压调速系统中，由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，械特性曲线软，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。 为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。
问题2-12：交流调速的主要应用领域有哪些？ 已普及国民经济各部门的传动领域：
⑴ 冶金机械 ① 轧钢机主传动（大容量、低转速、过载能力强，交交变频调速取代直流调速。② 高炉热风炉鼓风机。
⑵ 机车牵引：电气机车、电动机车等（不消耗汽油、不排废气、噪声小，将燃油机车改电动机车）。
⑶ 数控机床：主传动（调速范围宽、静差率小）、进给传动（输出转矩大、动态响应好、定位精度高）采用交流传动，异步电动机或同步电动机取代直流电动机。
⑷ 矿井提升机：交交变频电源供电（优良的调速性能和位置控制以获得平稳、安全的制动运行，消除失控现象，提高可靠性。
⑸ 起重、装卸机械：环境恶劣、频繁迅速启动和调速。 ⑹ 原子能及化工设备：使用条件恶劣要求调速范围宽。 ⑺ 建筑电气设备：空调系统、电梯传动、供水系统等。 ⑻ 纺织、食品机械：纺织卷绕机、肉类搅拌机等。
问题2-13：请简述自耦调压器调速的工作原理，并说明其优缺点。 在交流异步电动机变压调速系统中，由于电动机的转矩与电压平方成正比，通过改变自耦变压器变比，来改变电机电压，从而进行调速。自耦调压器调速可以实现无级调速，但启动转矩也与电压平方成正比，因而只能适合空载启动或者轻载启动。自耦调压器调速结构简单，但性能指标和经济指标都不高，常用于特殊效功率场合。
问题2-14：请简述串饱和电抗器调压调速的工作原理，并说明其优缺点。 在交流异步电动机变压调速系统中，由于电动机的转矩与电压平方成正比，通过改变直流励磁电流来控制铁心的饱和程度，以改变串接在定子回路中的交流电抗值，从而调节电机定子绕组上得到的电压，实现降压调速。如铁心饱和，交流电抗小，电机定子电压高，电机升速。反之则电机减速。
串饱和电抗器调压调速控制简单，但电磁装置太笨重。
问题2-15：请简述晶闸管调压调速的工作原理，并说明其优缺点。画出几种晶闸管主电路的连接方法，指出他们各自的特点。 在交流异步电动机变压调速系统中，由于电动机的转矩与电压平方成正比，通过控制晶闸管的导通角，来调节电动机的端电压，从而进行调速。 优点：维护方便，噪声小，可以四象限运行。 缺点：电网输入电压为正弦波，但输出电压不为正弦波，谐波大，功率因素低，机械特性软。 解决办法：采用闭环系统。
① 三相分支双向控制绕组Y连接：
特点：用双脉冲或者宽60°脉冲触发晶闸管SCR， 输出含有奇次谐波，绕组Y连接。
如电机绕组带中线，可消取三次谐波电流，
但仍然存在其他次谐波，产生脉动转矩和附加损耗。 与其它接法相比，此接法谐波分量最小。
② 三相分支双向控制绕组△连接：
特点：用双脉冲或者宽60°脉冲触发SCR， 输出含有奇次谐波，绕组△连接。
有其它的高次谐波，产生脉动转矩和附加损耗。
③ 三相分支单向控制绕组Y连接：
特点：每一相制用一个用晶闸管和一个二极管反并联， 可以降低成本，但各相波形不对称，输出含有偶次谐波， 降低了运行性能，所以只用于小容量装置。
④ 三相△形双向控制绕组△连接 特点：晶闸管串接在相绕组回路中，
在同等容量下，晶闸管承受的电压高而电流小， 适合于电机绕组△连接的情况。
⑤ 三相零点△连接，单向控制
特点：电路简单，晶闸管放在负载后面，
可以减小电网浪涌电压对它的冲击，但因为是单向控制 奇次、偶次谐波都存在，运行效率稍低。 只适合于小容量电机。
问题2-16：请简述转差离合器调压调速的工作原理，并说明其优缺点。 电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。 ① 电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。
② 电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；
③ 磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分 当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。
电磁调速电动机的调速特点：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；调速平滑、无级调速；对电网无谐影响；速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。
问题2-17：请简述绕线式异步电动机转子串电阻调速的工作原理，并说明其优缺点。
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行，串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。
三、
交流异步电动机变频调速的理论基础
问题3-1：在电动机调速时，为什么要保持每极磁通量为额定值不变？对直流电机和交流异步电机，分别采用什么方法使电机每极的磁通恒定？ Eg
Φm =K f1
异步电机的气隙磁链在每相定子中的感应电动势Eg=4.44f1N1kN1Φm
如果使Eg/f1=K气隙磁链保持不变，要保持直流电机的磁通恒定，因为其励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，容易做到保持磁通恒定。要保持交流异步电机的磁通恒定，必须采用恒压频比控制。
问题3-2：交流异步电动机的恒压频比控制有哪三种方式？试就其实现难易程度、机械特性等方面 进行比较。 Eg/f1=K，气隙磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率为恒值，机械特性非线性，难实现，加定子电压补偿的目标，改善低速性能。Tmax，?nm与频率无关，机械特性平行，硬度相同，类似于直流电动机的降压调速，属于恒转矩调速。
U1/f1=K，定子相电压/输入频率为恒值，U1定子相电压，机械特性非线性，易实现。f1接近额定频率时，Tmax变化不大，f1的降低，Tmax变化较大，在低速时甚至拖不动负载。 实际上U1/f1=常数，由于频率很低时定子电阻损耗相对较大， Un E2/f1=K不可忽略，故必须进行定子电压补偿。
U1/f1=KE2/f1=K，转子磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率 Eg/f1=K为恒值，E2转子磁链在每相定子中的感应电动势
（忽略转子电阻损耗）转子磁链恒值，机械特性线性， 带定子电压补Tf f 偿的U1/f1=K 稳态性能和动态性能好，最难实现。
这是矢量控制追求的目标。
问题3-3：交流异步电动机变频调速系统在基速以上和基速以下分别采用什么控制方法，磁通、转矩、功率呈现怎样的变化规率？并请用图形表示。
Un 恒磁通调速（基频以下）U1/f1=常数，并补偿定子电阻损耗。 φ φm恒功率调速（基频以上）升高电源电压时不允许的，
T 在频率上调时，只能保持电压不变。
U1 频率越大，磁通就越小，类似于直流电动机的弱磁增速。
0 fn n
问题3-4：正弦波恒流供电时交流异步电动机变频调速系统的机械特性有何特点？ ① 与恒压频比控制的机械特性相似，有空载转矩点
U I1a,ω1a 和最大转矩点，
n ② 恒流机械特性的最大转矩与ω1无关，
I1b,ω1a 恒流变频时最大转矩不变，但改变定子电流时，
I1a,ω1b 最大转矩与电流的平方成正比。
I1b,ω1b ③ 由于Lσ1＜＜Lm，所以恒流机械特性的线性段
f 比恒压机械特性较平，而且最大转矩处很尖。
0
T I1a>I1b,ω1a>ω
0 ④ 恒流特性限制了定子电流I1，而恒压供电时 随着转速n降低电流I1会不断增大。
所以额定电流时Temax∣I1=cont比额定电压时Temax∣v1=cont小得多。但这并不影响恒流控制得系统承担短时过
载能力。因为过载时加大定子电流，以产生更大得转矩。
问题3-5：交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和 恒电流控制三种，其中恒磁通控制又称恒转矩控制。
问题3-6：如果在交流异步电动机变频调速系统采用恒转矩控制时，出现励磁电流急剧增加的现象
（实际上时由于电压补偿过多），导致系统不能正常工作，应采取的解决办法有：适当增加定子电压U1和在开环系统上加电流负反馈，以便限制定子励磁电流，（实际上，变为恒转矩负载加恒电流控制）。
问题3-7：已知一台异步电动机参数如下：PN＝3KW，U1N＝380V，I1N=7.5A，nN=1450r／min，电枢绕组电阻R1＝1.5?，R2＝0.823?。定子漏抗Lσ1=0.0038H，转子漏抗L’σ2＝0.00475H，励磁电感Lm＝0.0968H，励磁电阻Rm＝1.49?，试计算：
① 在U1/f1=C 方式控制下， f1=5Hz时U1 =? ② 在Temax=C 方式控制下， f1=5Hz时U1 =?在f1=5Hz时，U1/f1=C 方式控制下，
Temax=?在f1=50Hz时，U1/f1=C 方式控制下， Temax=?解： ① U1/f1=C 方式下，U1/f1= U1P/f1N= C 相电压
U1=（f1/ f1N）× U1N=(5/50) ×380/3=22伏
② Temax=C 方式，α= f1/ f1N=(5/50)=0.1
θ=XN/R=2πf1N(Lσ1+ L’σ2)/R1=2×3.14[0.0038+0.00475]/ 1.5=1.778
1?γ=α[
12?（）??2?1?1??2]12=0.257
U1=γU1N=γ×220=56.5伏>22伏
结论：恒转矩控制方式下，在f1较低时提高了定子电压。
③ f1=5Hz时，U1/f1=C 方式控制下，nN=1450r／min，n==1500r／min，为2对磁极电机。
U123Pn2{R1?R12?[2?f1(L?1?L'?2)]2}2?f1Temax-5==15.2牛顿.米
④ f1=50Hz时，U1/f1=C 方式控制下
U123Pn2{R1?R12?[2?f1(L?1?L'?2)]2}2?f1Temax-50==100.8牛顿.米
结论：U1/f1=C 方式控制下，在f1较低时应补偿了定子绕组压降，以提高最大转矩.。