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1、变频器的原理与结构施耐德电气（中国）投资有限公司武汉分公司产品应用工程师周耿13837260030www.schneider-electric.com.cn2008/09变频器的原理异步电动机的转速异步电动机的转速按照下列公式计算：式中：n1为气隙旋转磁场的转速，称为同步速，单位：转每分。其中：f为电机供电电源频率，工频频率为50Hz或60Hzp为气隙旋转磁场的极数,由电机的结构决定，为2，4，6，8，…对50Hz工频，2级，4级，6级，8级电机的同步转速分别为：3000，1500，1000，750转每
2、分同步转速实际上也是异步电机理想空载的情况下的转速，这时，转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速相同，相对静止，称为同步。滑差率式中的s为转子相对于气隙旋转磁场的转速差与同步速之比，称为同步速。通常情况下，滑差率很小，在8％以内，所以普通异步电动机的额定转速总是接近于同步转速，如2910转每分，1430转每分，975转每分，742转每分等等。滑差调速通过改变电机滑差的方法调节转速称为滑差调速。滑差调速的实现是非常困难的。对最常见的鼠笼式异步电动机，除了改变供电电压外，无法实现滑差调速。对于绕线转子电机，其
3、转子回路中可以另外串入电阻，通过改变转子的阻值，可以改变异步电机的机械特性曲线，具体讲就是改变产生最大转矩的转速，从而可以对应于负载转矩的转速，即工作点。绕线转子电机的滑差调速这是一种传统的调速方法，同时提供良好的起动性能。优点：起动电流小，通常为额定电流的3倍以下起动转矩和过载力矩较大，通常可达到额定转矩的2倍以上如果串联的电阻可以连续调节，可以获得无级调速可以允许第二象限运行缺点：仅仅适用于绕线转子电机电机结构复杂，造价高起动和调速装置复杂，笨重，体积大滑环，炭刷，接触器，电阻等，可靠性低，维护量大
4、效率低，很多能量消耗在串联的电阻上调速精度低，分辨率低趋势：逐渐淘汰变极调速电机具有多套绕组或一套绕组构成不同的接法，形成不同的极（对）数。对应于不同的极数，同步速不同转速就不同，最终的转速就不同。优点：适用于只要求两种转速的场合。不需要外加调速装置，只需接触器切换不同的绕组接法。缺陷：只能实现有限的有级调速。调速精度低，反应慢。绕组接法复杂，可靠性差。电机效率和功率因数低。电机成本高。不能频繁切换。变频调速最好的方法就是变频调速，也就是改变电源频率，使得同步转速成比例变化，负载转速就可以与电源频率成正
5、比地变化。这种装置称为变频器变频调速的优点：效率高，功率因数高。数字智能化，易于控制和调节。固态硬件，可靠性高。可用于快速频繁起停，正反转等。动态和静态精度高。容易集成到系统中。起动和运行电流小。适用于廉价可靠的鼠笼式异步电动机。变频调速目前已经成为异步电机调速的主流，现在已经可以控制同步电机等的调速。异步电机的转矩特性蓝色为转矩特性，红色为负载特性，(nN,TN)为额定工作点Tm为可能产生的最大转矩Tst为起动转矩负载类型变频器的选型和应用,首先要考虑的就是负载的类型负载可以分为三大类恒转矩负载例如输
6、送带,提升,钻床,挤出机变转矩负载例如离心风机,离心泵恒功率负载例如磨床,高速车床,绕线筒等根据不同的负载类型,以及其它功能和性能的要求,选择对应系列的变频器恒转矩负载在整个运行的速度范围内,需要相同大小的负载当转速变化时,负载转矩基本保持不变所需功率与转速成正比通常转速限制在基本频率以内变转矩负载负载转矩是转速的函数:在低速下需要较小的转矩,而在高速下需要较大的转矩只有两类典型的负载:离心泵和离心风机额定转速以下设备产生的流量与泵或风机的转速成正比设备产生的压力与泵或风机转速的平方成正比设备消耗的功率
7、与泵或风机转速的立方成正比恒功率负载通常恒功率段是指在电机的基本频率之上对于一个恒功率负载,实际上负载转矩是负载物理尺寸的函数在转速较低时需要的转矩较高,在转速较高时,需要的转矩较低.负载转矩与转速成反比,其乘积,亦即功率为恒定值,称为恒功率负载机械知识—四象限水平运动变频器和软起动器的区别软起动器软起动器是一种智能化的降压起动器,在起动电机时可以有效地控制和限制起动电流,同时可减少对电机及其驱动的设备的机械应力.软起动可以将机械从零速平滑地加速到额定转速,也可以控制平滑地减速到零速在只需要软起动和软停
8、止而不需要调速的场合可以使用软起动器软起动器为了降低起动电流,必须实施降压起动,同时降低了起动转矩变频器变频器可以实现软起动和软停止也可以根据负载的变化和系统的要求调节速度和改变输出转矩电机起动后可以不以工频转速运行变频器在起动电机的同时不必降低起动转矩结论从功能上,变频器可以取代软起动器,但软起动器不能取代变频器从成本上,变频器高于软起动器,但其优势自不待言.启动电流电动机通上工频电源，旋转磁场即以额定同步转速旋转，而电机的转子尚处于静止
