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1、变频器基础讲座（二）--变频器的基本运行原理 变频器基础讲座--变频器的基本运行原理1.电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ *1:r/min－电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm. 例如：2极电机50Hz3000[r/min] 4极电机50Hz1500[r/min] 电机的旋转速度同频率成比例，本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值，所以一
2、般不适和通过改变该值来调整电机的速度。 另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n=60f/p n:同步速度 f:电源频率 p:电机极对数 改变频率和电压是最优的电机控制方法，如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压，导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50H
3、z改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V 2.当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？ *1:工频电源 由电网提供的动力电源 *2:起动电流 当电机开始运转时，变频器的输出电流 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动，电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 通常，电机产生的转矩要随频率的减小而减小。减小的实际数据
4、在有的变频器手册中会给出说明。 通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。 3.当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低，通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.(T=Te,P? 因为P=wT(w:角速度,T:转矩).因为P不变,w增加了,所以转矩会相应减小.我们还可以再换一个角度来看:电机的定子电压U=E+I*R(I为电流,R为电子电阻,E为感应电势)，可以看出,U,I不变时,E也不变.而E=k*f*X
5、,(k:常数,f:频率,X:磁通),所以当f由50-->60Hz时,X会相应减小，对于电机来说,T=K*I*X,(K:常数,I:电流,X:磁通),因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.同时,小于50Hz时,由于I*R很小,所以U/f=E/f不变时,磁通(X)为常数.转矩T和电流成正比.这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力.并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变) 结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时,电机的输出转矩会减小. 5.其他和输出转矩有关的因素 发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而
6、影响变频器的输出转矩能力。 载波频率:一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率,最高环境温度下能保证持续输出的数值.降低载波频率,电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。 环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值. 海拔高度:海拔高度增加,对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑.以上每1000米降容5%就可以了. 6.矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？ 转矩提升：此功能增加变频器的输出电压，以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩。改善电机低速输出转矩不
7、足的技术，使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"。 转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量。 矢量控制：把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电
8、机电流分量和其它电流分量的数值。"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况
