生产机械中广泛使用的不改变同步转速的调速方法有转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及电磁转差离合器、液力偶合器和油膜离合器的应用。通过改变定子极数的多速电机可以改变同步速度，通过换向电机调速可以改变改变定子电压和频率的变频调速。
从调速过程中能量消耗的角度来看，有两种调速方式：高效调速是指转差率恒定，因此没有转差损失，如多速电机、变频调速和能挽回转差损失的调速方式(如串级调速)。有转差损耗的调速方法效率低，如转子串电阻调速法，能量在转子回路中损耗；电磁离合器的调速方法，能量损失在离合器线圈中；液力偶合器调节速度，能量损失在液力偶合器的油中。一般来说，转差损耗随着调速范围的扩大而增加。如果调速范围不大，能量损失很小。
交流电机的基本原理和调速方式根据以上知识，对于交流电机，有：
其中，——旋转磁场速度
——定子绕组交流电源频率
——三相异步电动机的极数
3354三相异步电动机的转子转速
——滑移率
通过对上述两个公式的消去，我们可以得到：
.............(公式7-5-1)
根据上述公式，异步电动机调速有三种方式，即：改变定子绕组极数；改变滑移率；改变电源频率。对于同步电机，其转差率只有两种调速方式。实际应用中有多种交流调速方法。下面简单介绍几种常用的方法：
变极控制
这种调速方法只用于专门生产的多级多速异步电动机。通过绕组的不同组合和连接，可以得到四极三种转速二、三、。这种调速方式的速度变化是有步骤的，只适用于一些特殊的应用场合，只能达到大范围粗调的目的。本课程第三章学习单元8介绍双速电机的速度控制，其他类似多级多速电机的速度控制电路也差不多。
转子串联电阻调速
这种调速方法只适用于绕线转子异步电动机。它通过改变与转子电路串联的电阻的阻值来改变电机的转差率，从而达到调速的目的。由于外部串联电阻的阻值可以多级变化，所以可以实现多档调速(原则上也可以实现无级调速)。但由于串联电阻耗电，效率较低，而且这种调速方式的机械特性较软，只适用于调速性能要求不高的场合。
串级调速
这种调速方式只适用于绕线式异步电动机，是将转差功率通过一定的电子设备反馈回电网利用的一种方式。广泛应用于风机和水泵传动系统。
速度控制b
图1电压调节和速度调节示意图
如图1所示，晶闸管反并联组成交流调速电路，通过调节晶闸管的触发角来改变异步电动机的电压，从而实现调速。这种方法也改变了转差率，转差率功率消耗在转子回路中，效率较低，更适用于特殊转子电机(如深槽电机等高转差率电机)。通常这种调速方法要形成速度或电压的闭环才能实际应用。
电磁变速异步电动机
该系统通过电磁耦合在异步电动机和负载之间传递机械能，调节励磁
通过改变电源频率，异步电动机可以获得不同的同步速度。用变频器给异步电动机供电的调速方法已经很少使用了。目前，由半导体器件构成的静止逆变电源应用广泛。目前，这种调速方式已经成为交流调速发展的主流。
异步电动机几种调速方法的详细分析
速度调节方法
从异步电动机的速度关系：
n=n1(1秒)=60(f1/P)(1秒)
可见，要改变异步电动机的速度，可以从以下三个方面入手：
1.改变异步电动机定子绕组的极数p来改变定子旋转磁场的转速n1，即所谓的变极调速(不是匀速调速)。
2.改变电机所接电源的频率来改变n1，即所谓的变频调速；
3.改变电机的转差率。
其中改变滑移率s的方法有很多种，当负载的总制动力矩不变时，与之平衡的电磁力矩也不变。因此，从电磁转矩参数的表达式(略)可以看出，当频率f1和极数p一定时，转差率S是定子端电压、定子电阻和漏抗等物理量的函数。因此，有以下方法来改变滑移率S:
(1)改变施加在定子上的端电压，所以需要用调压器调节；
(2)为了改变定子电阻或漏抗，必须在定子上串联一个外部电阻或电抗器；
(3)改变转子电阻，采用绕线式电机，在转子电路中串联一个外电阻；
(4)为了改变转子的电抗，必须在转子电路中串联一个电抗或一个电容器。
(5)转差率为f2=Sf1的外加电势被引入转子电路。因此，必须使用另一台电机来提供所需的外加电势，该电机可能与原电机同轴，也可能不同轴。这样，几个电机电气串联起来，达到调速的目的，称为串级调速。串级调速可以用可控硅调速代替。其基本原理是：先将异步电动机转子电路中的转差频率交流电流通过半导体整流器整流成DC，再通过可控硅逆变器将DC转换成交流电送回交流电网。此时逆变器的电压相当于加在转子电路上的电势。控制逆变器角度可以改变逆变器的电压，即改变加在转子电路上的电势，从而达到调速的目的。
从上面的分析可以看出，异步电动机的调速方法有很多种。这里主要介绍三种方法，即变极调速、变频调速和变转子电阻调速。
变极控制
因为一般异步电动机在正常运行期间的转差率S非常小，所以电动机的速度n=n1(1-S)取决于同步速度n1。从n1=60f1/P可以看出，当工频f1不变时，改变定子绕组的极数P会改变同步转速n1。比如极数增加一倍，同步转速会下降一半，那么电机的转速也会下降一半左右。显然，这种调速方式只能是逐步改变速度，而不是平滑调速。
变极电机一般采用鼠笼式转子，因为鼠笼式转子的极数可以随着定子极数的变化而自动变化，使定子和转子磁场的极数始终相等，以产生平均电磁转矩。如果是绕线式转子，当定子的极数改变时，转子绕组的接法必须相应改变，才能获得与定子相同的极数，不方便。
要使定子有两个极对，很容易得到两组极对不同的定子绕组，其中一组称为双绕组一次变极。显然，这是一种非常不经济的方法，只在特殊情况下使用。理想的方式是只安装一个定子绕组，改变绕组连接，得到两个或两个以上的极对，即所谓的单绕组变极。随着科学技术的发展，单绕组变极已广泛应用于双绕组变极
变频调速根据控制方式的不同可分为U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。
(1)超高频控制。U/f控制是为了获得理想的转矩-速度特性，基于改变电源频率来调速和保证电机磁链恒定的思想而提出的。一般变频器基本都采用这种控制方式。U/f控制逆变器的结构非常简单，但缺点是逆变器采用开环控制方式，不能达到很高的控制性能，必须在低频时进行转矩补偿，以改善低频时的转矩特性。
(2)转差频率控制。转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方法。基于U/f控制，通过知道异步电机实际转速对应的电源频率，根据期望的转矩调整逆变器的输出频率，使电机有相应的输出转矩。这种控制方法需要在控制系统中安装一个速度传感器，有时还需要加入电流反馈来控制频率和电流，所以是一种闭环控制方法。这种方法可以使逆变器对快速加减速和负载变化具有良好的稳定性和良好的响应特性。
(3)矢量控制。矢量控制是通过矢量坐标电路控制电机定子电流的大小和相位，从而分别控制电机在D、Q、O坐标系下的励磁电流和转矩电流，进而控制电机转矩。通过控制每个矢量的动作顺序和时间以及零矢量的动作时间，可以形成各种PWM波，达到各种控制目的，比如形成开关次数最少的PWM波，以降低开关损耗。目前变频器实际使用的矢量控制方法有两种：基于特殊差频控制的矢量控制方法和无速度传感器的矢量控制方法。
基于转差频率的矢量控制方法与转差频率控制方法具有相同的稳态特性，但基于转差频率的矢量控制方法也需要通过坐标变换来控制电机定子电流的相位。使其满足一定条件，以消除转矩-电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方法比转差频率控制方法能大大改善输出特性。但这种控制方式属于闭环方式，需要在电机上安装速度传感器，应用范围有限。
无速度传感器矢量控制是通过坐标变换控制励磁电流和转矩电流，然后通过控制电机定子绕组上的电压和电流来辨识速度，从而控制励磁电流和转矩电流。这种控制方法具有调速范围宽、起动转矩大、运行可靠、操作方便等优点，但计算复杂，一般需要专门的处理器来进行计算。因此，这种方法的实时性并不理想，控制精度受到计算精度的影响。
(4)直接转矩控制。直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，分析交流电机在定子坐标系中的数学模型，控制电机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来观测定子磁链。因此省略了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观简洁，计算速度和精度较矢量控制有所提高。即使在开环状态下，也能输出100%额定转矩，对于一台逆变器向多台电机供电的多台驱动具有负载平衡功能。
变频调速对风机和水泵有明显的节能效果。
以上控制适用于变频调速的特殊电机。变频电机由传统的鼠笼式电机发展而来，将传统的电机风扇改为独立风扇，提高了电机绕组的绝缘性能。
转子电路串联电阻调速
在转子回路中连接变阻器进行调速仅适用于绕线式异步电动机。调速的接线图和起动是一样的，不同的是起动变阻器一般工作时间短，而调速用的变阻器要工作时间长。
调速的物理过程与DC电机在电枢回路中的串联电阻调速相同。变阻器电阻增大的初始时刻，电机转速来不及变化，转子电流减小，相应电磁转矩减小。电机的转速开始降低，而转子的电位开始升高，然后转子电流又回升。这个过程一直进行到转子电流增大到平衡对应的电磁转矩和总负载转矩，此时电机以较低的速度稳定运行。
当转子回路串联调速电阻时，如果电机的总负载转矩不变，从S1到S2，电机的转差率将增加，从一个工作点到另一个工作点，转速将从n1(1-S1)下降到n1(1-S2)。增加调速电阻，速度会降低。
从转子回路串联电阻调速曲线(略)可以看出，在调速电阻的一定范围内，调速范围的大小随负载的重量而变化；空载调速时，调速范围很小，达不到调速的目的。
另外，从电磁转矩参数表达式(略)中可以看出，转矩不变时，转差率S会与转子回路的总电阻成正比变化，总电阻增加一倍，转差率也会增加一倍。因此，根据等效电路可以看出，在转矩不变的情况下，无论转子电路的串联电阻大小如何，定转子电流、输入功率、气隙磁场和电磁功率都是不变的。所以，如果把转速调得更低，即转差率越大，转子回路中需要串联的电阻就越大，转子的铜耗就越大，电机的效率就越低。可见这种调速方式并不经济，通过降低转速减少的输出功率全部被调速电阻的铜耗所消耗。另一个缺点是给转子增加阻力后电机的机械特性变软，即负载变化时转速会有明显变化。
可以看出，转子回路串联电阻调速存在很多缺点，但由于其简单、调速平稳，所以在中小型绕线式电机中仍有使用。例如，几乎所有交流供电的桥式起重机都采用这种方式调速。
