根据异步电动机的转差率s和同步转速n 0的定义，可导出其转速的表达式为：

由此式可知，对异步电动机的调速可分别通过改变转差率s、定子绕组磁极对数p以及电源频率f来实现。

1.改变转差率s的调速

电动机运行时，在同步转速以及负载转矩均不变的情况下，当电动机机械特性曲线硬度变化时，其转速也将随之改变，因而转差率也就不同。由此可见，改变转差率的调速，其实质就是通过改变电动机机械特性曲线硬度进行调速。具体的方法为：

图1-15　异步电动机转子串电阻调速时的机械特性曲线

（1）转子串电阻调速。这种方法只适用于绕线式异步电动机。当转子串电阻后，电动机的最大转矩T min不变，而临界转差率s m增大，因而特性曲线变软。由图1-15可见，在同样的负载转矩T L下，转子电路串入电阻值不同，电动机的转速也就不同，由此达到调速的目的。转子串电阻调速方法简单、可实现多级调速；但在轻载或空载时调速范围小，调速效果不明显。

（2）改变定子电压的调速。当改变电动机定子电压时（从额定电压往下调），机械特性如图1-16所示。由图可知，对于通风机性质负载，调速范围较大；而对于恒转矩性质的负载，变压调速所得到的调速范围很小。如果对恒转矩负载进行变压调速时，可通过增加异步电动机的转子电阻（绕线式异步电动机串电阻；或采用转子电阻较大的高转差率笼型转子异步电动机），以便使定子电压改变即可得到较宽的调速范围，如图1-17所示。但是此时机械特性太软，而且低压时的过载能力较低，负载的波动稍大，电动机就有可能停转。即转速的稳定性较差。

图1-16　异步电动机改变定子电压调速时的机械特性曲线

图1-17　高转子电阻异步电动机的变压调速特性

2.改变磁极对数p的调速

正常运行时异步电动机转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速，由式可知，改变磁极对数p，则同步转速n 0改变，电动机的转速也将随之变化。磁极对数只能按整数倍增减，所以异步电动机的变极调速属于有级调速。异步电动机运行时其定、转子绕组的磁极对数必须保持一致，而鼠笼式转子的磁极对数能自动追随定子绕组的磁极对数的变化，因此变极调速一般只适用于鼠笼式异步电动机。异步电动机定子绕组极对数的改变可通过以下两种方法实现：

（1）采用可变极双速绕组。这种绕组每相均有两个“半绕组”组成。图1-18中为其中一相绕组在定子铁芯中的分布示意图（分别设为a 1、x 1和a 2、x 2）。当把a 1、x 1和a 2、x 2两个绕组正向串联时，可得到四极的磁场分布；而两个绕组若为反向串联或反向并联时，则为两极的磁场分布。若将各相的每两个半绕组正向串联的三相绕组再按星形或三角形联接，分别记为Y和△联接，其磁极对数分别为p Y和p△，则p Y=p△=p；而每两个半绕组反向并联后再按星形联接，为YY联接（称为双星形），则可得下式：

因此当电动机采用Y—YY换接调速时（即由Y换接成YY），或△—YY换接调速时，则定子绕组磁极对数由p变为p／2，因而同步转速提高一倍，即n 0YY=2n 0Y=2n 0△，转子转速也近似提高一倍。图1-19为异步电动机双速绕组的Y、△以及YY的接线原理图。

图1-18　异步电动机双速绕组的变极原理

图1-19　异步电动机双速绕组的Y、△以及YY的接线

可见，对于双速定子绕组的异步电动机，改变其定子绕组的接线方式，即可使定子极对数成倍的变化，从而达到调速的目的。

异步电动机变极调速时，必须考虑电动机在变速前后转矩及功率的允许输出。

假定异步电动机变极调速前后电动机的功率因数cosΦ1及效率η均保持不变，且定子每相绕组中允许流过的最大电流均为额定电流I 1N。则对于Y—

YY变极调速，电动机的允许输出功率与转矩分别为：(www.daowen.com)

Y接法时

YY接法时

由T YY≈T Y可知，电动机的Y—YY变极调速属于恒转矩调速。即当定子绕组由Y变为YY时，尽管电动机转速提高了近1倍，但由于允许输出功率也增加了1倍，故电动机的输出转矩可保持不变。

而对于△—YY变极调速，电动机的输出功率与转矩分别为：△接法时

YY接法时

即

可见△—YY变极调速前后电动机可输出的功率基本不变，为近似恒功率调速。因此随着定子绕组由△连接变为YY连接，转速升高的同时，其输出转矩也相应减小近50%。

（2）采用多套不同极对数的定子绕组。电动机的定子铁芯槽内嵌放两套（或多套）不同极数的绕组，运行时根据需要，将其中一套与电源相接。这样就可通过两套绕组间的换接，实现两种转速的变极调速。如果这两套绕组本身就是双速绕组，则电动机便可实现四速变极调速。

3.变频调速

变频调速与变极调速相似，都是通过改变定子旋转磁场的同步转速来实现的。在电源频率可连续、大范围变化的前提下，可以实现对电动机平滑、大范围的调速。

异步电动机的定子感应电势

式中，k=4.44k 1 N 1，为一常数。若忽略定子阻抗压降，则定子绕组感应电势与电源电压近似相等，即

由此可知，如果在降低频率调速时保持U 1不变，则主磁通Φ将要增加，从而可能使磁路饱和而导致励磁电流大大增加，铁芯过热。因此通常要求在保持Φ不变的情况下进行变频调速，即在降低频率的同时电源电压也按比例下调，其比例关系为：

图1-20　异步电动机变频调速时的机械特性曲线（f″＞f′＞f N＞f 1＞f 2＞f 3＞f 4＞f 5）

图1-20为异步电动机变频调速时的机械特性曲线。在额定频率之下，以保持U／f恒定进行变频调速。当频率在较高范围时，因主磁通Φ基本不变，故电动机的最大转矩T m不变，为恒转矩的调速方式；但当频率较低时，因定子绕组的阻抗压降的存在，按U／f恒定的控制将使电动机的主磁通略有减小，从而导致电动机的电磁转矩有所减小。

在额定频率之上进行升频调速时，若要保持主磁通Φ基本不变，U 1应随f 1而上升。由于电源电压的上升将受制于电机的绝缘强度等诸多因素影响，故一般保持U 1不变。此时，随着f 1的升高，Φ将减弱，电动机的电磁转矩也将减小。升频调速属于恒功率的调速方式，一般只在小范围进行。