根据电机学原理，异步电机的同步转速是由电源频率和电机极对数决定的，在改变供电频率时，电机的同步转速也相应地改变。当电机在负载条件下运行时，电机转速低于电机的同步转速，转差的大小与电机的负载有关。

异步电机的T型等效电路如图3-1所示。电机定子每相感应电动势的有效值为

E_s=4.44f_sN_sk_NsΦ_m （3-1）式中，E_s为气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值（V）；f_s为定子频率（Hz）；N_s为定子每相绕组串联匝数；k_Ns为基波绕组系数；Φ_m为每极气隙磁通（Wb）。

异步电机端电压与感应电动势的关系式为

U_s=E_s+R_sI_s （3-2）

在电机控制过程中，使每极磁通Φ_m保持额定值不变是关键的一环。在交流异步电机中，磁通Φ_m是定子和转子磁动势合成产生的，因此由式（3-1）可知，只要同时协调控制E_s和f_s，就可以达到控制Φ_m并使之恒定的目的。对此，需要考虑额定频率以下和额定频率以上两种情况。

图3-1 异步电动机T型等效电路

1.额定频率以下的调速

在电机额定运行情况下，电机感应电动势值较高，电机定子电阻和漏电抗上的压降所占比例较小，由式（3-2）可知，电机端电压和电机的感应电动势近似相等。当电机的频率变化时，若继续保持电机端电压不变，那么电机的磁通就会出现饱和或欠励磁的情况。例如，当电机的定子频率f_s降低时，若继续保持电机的端电压不变，即保持电机的感应电动势E_s不变，那么由式（3-1）可知，电机的磁通Φ_m将增大。由于电机设计时，电机在额定情况下的磁通常处于接近饱和值，磁通的进一步增大将导致出现饱和，磁通出现饱和后将会造成电机中的励磁电流过大，增加电机的铜耗和铁耗，使电机温升过高，严重时会烧毁电机。而在另一种情况下，当电机出现欠励磁时，不能充分利用铁心，将会影响电机的输出转矩，使电机带载能力下降。因此，在改变电机频率时，应对电机的感应电动势进行控制，以保持E_s/f_s为恒定值，即可以保持磁通Φ_m不变。

然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当定子频率f_s较高时，感应电动势的值也较大，因此可以忽略定子阻抗压降，认为定子相电压U_s≈E_s，则磁通可以用式（3-3）表示，并保持为恒定值。

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这是恒压频比（V/F）控制方式。而低频时，U_s和E_s都较小，定子阻抗（主要是定子电阻上的压降）所占比重增大，电机端电压和电机的感应电动势近似相等的条件已经不能满足。如果仍然按V/F一定来控制，就不能保持电机磁通恒定。电机磁通的减小势必造成电机电磁转矩的减小。如果对定子电阻压降进行补偿，在低频时可适当提高逆变器的输出电压，使E_s/f_s≈常量，如图3-2所示。这样电机磁通大体上可以保持恒定，其机械特性如图3-3所示。

图3-2 端电压与频率关系

图3-3 异步电动机机械特性

从图3-3中可看出，V/F控制方式也能够适用于恒转矩负载。但是如果出现过补偿的情况，轻载时定子电阻压降减小，产生过励磁，电机温度升高。所以对负载变化较大的应用，可采用根据负载电流的大小进行补偿的方式。在风机、泵类负载等应用中，负载为一条二次曲线，因此对输出的电压补偿也可以根据实际来完成，如图3-2中虚线所示。

2.额定频率以上调速

在额定频率以上调速时，频率可以从f_sn往上提高，但是端电压U_s不能继续上升，只能维持在额定值U_sn，这将迫使磁通与频率成反比地下降，相当于直流电机的弱磁升速的情况。

在整个电机调速范围内，异步电机的控制特性如图3-4所示。如果电机在不同转速下都具有额定电流，则电机都能在温升允许的条件下长期运行。这时电机转矩基本上随磁通变化，因此，在额定转速以下为恒转矩调速，在额定转速以上为恒功率调速。

图3-4 异步电机变频调速控制特性