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直流電機——調速原理

直流電機的調速：所謂調速，即通過調節電機轉速獲得所需扭矩。

直流（有刷）電機通過調節電壓、串接電阻、改變勵磁都可以調速，但是實際以調節電壓Zui為方便也Zui為常用，目前主要使用PWM調速，PWM其實就是通過高速的開關來實現直流的調壓，一個周期內，開的時間長，平均電壓就高，關的時間長，平均電壓就低，調起來很方便，只要開關速度夠快，電網的諧波就少，且電流更為連續。

但是電刷和換向器長期磨損，同時在換向的時候有巨大的電流變化，非常容易產生火花，換向器和電刷限制了直流電動機的容量和速度，使得直流電動機的調速遇到了瓶頸。

對于無刷直流電機，調速的時候表面上只控制了輸入電壓，但電機的自控變頻調速系統（無刷直流電機本身自帶轉子位置檢測器等轉子位置信號獲取裝置，使用此裝置的轉子位置信號來控制變壓變頻調速裝置的換相時刻）自動根據變壓控制了頻率，用起來和直流（有刷）電機幾乎一樣，非常方便。

由于轉子采用永磁體，不需要專門的勵磁繞組，在同等容量的情況下，電機體積更小，重量更輕，效率更高，結構更緊湊，運行更可靠，動態性能更好，在電動汽車的驅動等方面都獲得了廣泛的應用。

3. 三相交流電機——異步電機

交流電機分為同步電機和異步電機，同步電機多用于發電機，異步電機多用于電動機。

電機的外殼是定子，定子上有三相對稱交流繞組，由于三相電順序變化，形成一個旋轉的合成磁場，磁場的旋轉速度就是同步轉速。

同步轉速n=60f/p，f是頻率，p是極對數，比如對于接入國家電網50Hz的2極電動機（即極對數為1對），那么轉速n=60*50/1=3000r/min。

同理，4極，6極，8極電機同步轉速為1500，1000,750  。

異步電機機構簡單，轉子為閉合線圈，比如鼠籠式。

轉子線圈將切割旋轉磁場，產生感應電動勢，進而產生感應電流，Zui后產生旋轉磁場，這樣轉子就變成了一個電磁鐵，將跟隨定子磁場旋轉，所以轉子的轉速必然＜定子的旋轉磁場，這樣才能切割磁感線。

即轉子的異步轉速＜同步轉速，轉子與定子磁場存在轉速差，所以稱之為異步電機。

不同廠家生產的異步電機額定轉速略有差異，2極電機約2800+r/min，4極，6極，8極異步約為1400+,950+,700+。

異步電機空載時轉速高，有負載時轉速下降。

異步電動機結構簡單，維護方便，運行可靠價格便宜，得到廣泛應用。

同步電機：

如果讓轉子速度=定子磁場旋轉速度，就成為了同步電機，此時就需要把定子變成一個電磁鐵或永磁鐵，即給定子通電，此時不需要再切割磁感線就能旋轉，旋轉速度與磁場旋轉速度相同，即形成同步電機。      

同步電機轉子結構比異步電機復雜，價格高，在生產生活中應用不如異步電機廣泛，主要用作發電機上，現在火電站，水電站、汽輪機、水輪機基本都是同步電機。

3. 三相交流電機——異步電機的調速

異步電機的調速：理論上異步電動機控制交流電頻率、電壓、或者轉子的電阻、電機的磁極分布都可以調速，但是實際上實現無極調速用調節頻率和電壓的方法實現。

由于調壓調速范圍不大，一般只能用在調速要求不高的場合，應用并不廣泛。      

 變頻調速：說到變頻，大家可能都聽說過。

變頻調速的全稱是變壓變頻調速（VVVF），也就是在改變頻率的時候改變電壓，這樣異步電動機的調速范圍就足夠大了。

變頻器可以分為兩個大類：交交變頻和交直交變頻。

交-交變頻：將交流電直接通過電力電子器件變換為另一個頻率的交流電，Zui高輸出頻率不能超過輸入頻率的一半，所以一般只用在低轉速、大容量的系統中，可以省去龐大的齒輪減速箱。

交-直-交變頻器將交流電先整流變成直流，再通過逆變器變成可控頻率和電壓的交流，配合PWM技術，這種變頻器可以實現大范圍的變壓變頻。

對于電動汽車來講，異步電動機皮實耐用，過載能力強，控制算法又如此成熟，完全可以拿來用。