漲知識：做節(jié)能改造？一定要明白變頻器是怎樣控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的！
發(fā)布時(shí)間：2019-05-13 11:58:15 | 人感興趣 | 評分：3 | 收藏：
1.電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？
電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：r/min每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm.
例如：2極電機(jī)50Hz 3000[r/min]
4極電機(jī)50Hz 1500[r/min]
結(jié)論：電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例
感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。
另外，頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。
因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。
n=60f/p
n:同步速度
f:電源頻率
p:電機(jī)極對數(shù)
結(jié)論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法
如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時(shí)會(huì)使電機(jī)出于過電壓（過勵(lì)磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續(xù)增加，只能是等于電機(jī)的額定電壓。
例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V。
2.當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)怎樣？
變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動(dòng)。
電機(jī)在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)和加速?zèng)_擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)起動(dòng)電流。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)起動(dòng)電流和沖擊要小些。
通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會(huì)給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。
3.當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低
通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。(T=Te,P<=Pe)
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。
當(dāng)電機(jī)以大于50Hz頻率速度運(yùn)行時(shí)，電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮，以防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。
舉例，電機(jī)在100Hz時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速.(P=Ue*Ie)
4.變頻器50Hz以上的應(yīng)用情況
大家知道,對一個(gè)特定的電機(jī)來說,其額定電壓和額定電流是不變的。
如變頻器和電機(jī)額定值都是:15kW/380V/30A,電機(jī)可以工作在50Hz以上。
當(dāng)轉(zhuǎn)速為50Hz時(shí),變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A.這時(shí)如果增大輸出頻率到60Hz,變頻器的輸出電壓電流還只能為380V/30A.很顯然輸出功率不變.所以我們稱之為恒功率調(diào)速。
這時(shí)的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢?
因?yàn)镻=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩).
因?yàn)镻不變，w增加了，所以轉(zhuǎn)矩會(huì)相應(yīng)減小。我們還可以再換一個(gè)角度來看:
電機(jī)的定子電壓U=E+I*R(I為電流,R為電子電阻,E為感應(yīng)電勢)
可以看出，U,I不變時(shí)，E也不變。而E=k*f*X,(k:常數(shù),f:頻率,X:磁通),所以當(dāng)f由50-->60Hz時(shí)，X會(huì)相應(yīng)減小。
對于電機(jī)來說,T=K*I*X，(K:常數(shù),I:電流,X:磁通)，因此轉(zhuǎn)矩T會(huì)跟著磁通X減小而減小。
同時(shí),小于50Hz時(shí),由于I*R很小，所以U/f=E/f不變時(shí),磁通(X)為常數(shù).轉(zhuǎn)矩T和電流成正比。這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉(zhuǎn)矩)能力。并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速(額定電流不變-->轉(zhuǎn)矩不變)
結(jié)論:當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小.
5.其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素
發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。
載波頻率：一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以載波頻率，環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值。降低載波頻率,電機(jī)的電流不會(huì)受到影響。但元器件的發(fā)熱會(huì)減小。
環(huán)境溫度：就象不會(huì)因?yàn)闄z測到周圍溫度比較低時(shí)就增大變頻器保護(hù)電流值。
海拔高度：海拔高度增加，對散熱和絕緣性能都有影響。一般1000m以下可以不考慮，以上每1000米降容5%就可以了。
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