转速负反馈的闭环控制系统，如图7所示。这种系统可得到图7(b)那样硬的调速特性。
(a)原 理 图 (b)闭 环 系 统 静 特 性
图7 具 有 转 速 负 反 馈 的 调 压 调 速 系 统
1—晶 闸 管 调 压 器 2—转 速 调 节 器 3—触 发 器 4—转 速 给 定 电 位 器 5—测 速 发 电 机
定子调压调速的主要优点是线路简单、可靠，调压装置体积小、价格低，使用维修比较方便。此外调压装置还可兼作鼠笼型电动机的降压起动设备，简化了系统。
调压装置的主要缺点是转差功率损耗大、效率低，属于低效调速方式，调速特性软。此外，晶闸管调压装置产生的高次谐波会影响电网及电机，如使电动机的损耗、振动和噪声增大。
调压调速实际上是一种变转差率s的调速方式，存在转差损失，在忽略定子损失时，电动机的效率近似等于转速比，即
ηd≈i=n2/n1=1－s (12)
实际上电动机及调压调速系统的损失，还应包括晶闸管调压装置的损失。通常，为了提高调压调速的特性和扩大调速范围，常需采用高转子电阻值的鼠笼型电动机。这种电动机的额定转差率较大，约为10％～12％，因此，它的最高转速（额定转速）仅为同步转速的88％～90％ ，显然，这种电动机的转子损耗大，在额定电压时效率低。因此，调压调速方式的经济性比起液力偶合器、液力调速离合器等的调速方式还要差。
在泵与风机的调速节能方面，调压调速适用于小容量且调速范围不大的场合，通常用于100kW以下的鼠笼式电动机调速，调速范围通常在70％～100％额定转速之间。
异步电机调压调速属于转差功率消耗型，究竟消耗多少转差功率是决定这类调速系统工作性能的重要因素。分析表明，转差功率损耗与系统的调速范围和所带负载的性质都有密切关系。
根据电机学原理，异步电机的电磁功率Pm为：
Pm=TeΩ1=Teω1/Pn=Teω/[Pn(1－s)] （13）
若忽略机械损耗等因素的影响，不同性质负载的转矩TL可近似表示为：
TL=Cωα （14）
式中：C——常数；
α=0、1、2分别代表恒转矩负载、与转速成正比的负载和与转速的二次方成正比的风机泵类负载。
当Te=TL时，代入式（13）后得：
Pm=
=
(1－s)αω1α＋1 （15）
于是，转差功率
Ps=sPm=
s(1－s)αω1α＋1 （16）
而输出的机械功率
P2≈(1－s)Pm=
s(1－s)α＋1ω1α＋1 （17）
当s=0时，全部电磁功率都输出，这时输出功率最大，为：
P2max=
ω1α＋1 （18）
以P2max为基准值，定义转差功率损耗系数Ps＊为：
Ps＊=Ps/P2max=s(1－s)α (19)
这是标志转差功率损耗的指标。
图8绘出了按式（13）确定的不同类型负载特性和电机调压时的机械特性，当U1=U1N时各类负载特性都通过额定工作点。图9则表示按式（19）画出的不同类型负载时转差功率损耗系数与转差率的关系曲线。
图8 不同类型的负载特性和异步电机的调压机械特性
图9 不同类型负载时转差功率损耗系数与转差率的关系曲线
对于恒转矩负载，α=0，转差功率损耗系数与s成正比。当α=1或α=2时，在s=0和s=1处都有Ps＊=0，而在某一s值处Ps＊最大。为了求出此最大值Psm＊，将式（19）对s求导，并令此导数等于零
dPs＊/ds=(1－s)α－αs(1－s)α－1=(1－s)α－1[1－s－αs]=(1－s)α－1[1－(1＋α )s]=0
则Ps＊最大时的转差率
sm=1/(1＋α) (20)
将式（20）代入式（19）得最大转差功率损耗系数
Psm＊=αα/(1＋α)α＋1 (21)
对于α=0、1、2，代入式（20）和式（21），计算结果列于表5。
表5 不同负载时的sm和值Psm＊
| α | 0 | 1 | 2 |
|---|
| sm | 1 | 0.5 | 0.33 |
|---|
| Psm＊ | 1 | 0.25 | 0.148 |
|---|
根据以上的分析和计算，可归纳出下述结论：
——对于恒转矩负载，Ps＊和s成正比，转速越低，转差功率损耗越大，这时调压调速的异步电机不宜长期在低速下工作；
——对于转矩与转速成正比的负载（α=1），当s=0.5时，转差功率损耗系数最大，其值为Psm＊=0.25；
——对于风机泵类负载（α=2），当s=0.33时，最大的转差功率损耗系数只有0.148，在整个s=0～1区间，Ps＊值都较小，因此，调压调速对风机水泵类负载还是比较合适的。
3．5 绕线式电动机转子串电阻调速
由电机学可知，绕线式异步电动机的转子经集电环和电刷串接外加电阻后，可以改变电动机的转差率s，亦即改变转速。其串接电阻R值与转差率s的关系如下：
M∝n2（平方转矩，如叶片式泵与风机负载时）
R=[s(1－sN)2/sN(1－s)2]r2－r2（Ω） （22）
M=const（恒转矩）负载时
R=（s/sN）r2－r2（Ω） （23）
上两式中：sN——额定转速时的转差率；
r2——转子绕组每相的内电阻，Ω。
如图10所示，绕线式异步电动机三相电路转子内各
