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| 變頻器到底是如何控制電機轉速的？ |
| 內容簡(jiǎn)介：電機在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)的加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時(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)遠超于額定電流的大的起動(dòng)電流。而當使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出的電壓和頻率則是逐漸加到電機上的，所以電機起動(dòng)電流沖擊要減小一些。 |
隨著(zhù)變頻器的發(fā)展，變頻器的使用越來(lái)越普及，但是很多時(shí)候我們只是在使用變頻器，卻從來(lái)不曾了解過(guò)它，今天，西諾爾電氣就來(lái)給大家講解一下變頻器的眾多只是之一—變頻器是如何控制電機轉速的？
1.電機的旋轉速度為什么能夠自由的改變呢？
電機旋轉速度單位：r/min即每分鐘旋轉的次數，也可以表示為rpm。
例如：2極電機50Hz3000[r/min] 4極電機50Hz1500[r/min]
結論：電機旋轉的速度與頻率成比例。
感應式交流電機（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為電機）的旋轉速度近似地取決于電機的極數和電機的頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由于該極數值不是一個(gè)連續的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以一般不適和通過(guò)改變該直來(lái)改變電機的轉速。
另外，頻率也能夠在電機的外面調節后再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制了。
因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優(yōu)選設備。
n=60f/p
n:同步速度
f:電源頻率
p:電機極對數
結論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法。
如果僅改變頻率而不改變電壓的話(huà)，頻率的降低時(shí)會(huì )使電機出于過(guò)電壓（過(guò)勵磁），導致電機可能會(huì )被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時(shí)也必須要同時(shí)改變電壓。輸出的頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續增加，最高也只能是等于電機的額定電壓。
2.當電機的旋轉速度（頻率）改變時(shí)，其輸出轉矩會(huì )有怎樣的變化？
變頻器驅動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動(dòng)。
電機在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)的加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時(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)遠超于額定電流的大的起動(dòng)電流。而當使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出的電壓和頻率則是逐漸加到電機上的，所以電機起動(dòng)電流沖擊要減小一些。
通過(guò)使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時(shí)轉矩的不足的缺點(diǎn)，甚至在低速區電機也可以輸出足夠的轉矩。
3.當變頻器調速到大于50Hz頻率時(shí)，電機的輸出轉矩將會(huì )降低
通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，所以其額定轉矩也是在這個(gè)電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱(chēng)為恒轉矩調速.即(T=Te,P<=pe)< span="">
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時(shí)，電機產(chǎn)生的轉矩會(huì )以和頻率成反比的線(xiàn)性關(guān)系下降。
當電機以大于50Hz頻率速度運行時(shí)，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。
舉例，電機在100Hz時(shí)產(chǎn)生的轉矩大約要降低到50Hz時(shí)產(chǎn)生轉矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調速被稱(chēng)為恒功率調速.(P=Ue*Ie)
4.變頻器50Hz以上的應用情況
大家知道,對一個(gè)特定的電機來(lái)說(shuō),其額定電壓和額定電流是不變的。
如變頻器和電機額定值都是:15kW/380V/30A,電機可以工作在50Hz以上。
當轉速為50Hz時(shí),變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A.這時(shí)如果將輸出的頻率增大到60Hz,變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A.很顯然輸出的功率不會(huì )改變.所以我們稱(chēng)之為恒功率調速.
這時(shí)的轉矩情況怎樣呢?
因為P=wT(w:角速度,T:轉矩).
因為P不變,w增加了,所以轉矩會(huì )相應減小。我們還可以再換一個(gè)角度來(lái)看:
電機的定子電壓U=E+I*R(I為電流,R為電子電阻,E為感應電勢)
可以看出,U,I不變時(shí),E也不變.而E=k*f*X,(k:常數,f:頻率,X:磁通),所以當f由50-->60Hz時(shí),X會(huì )相應減小。
對于電機來(lái)說(shuō),T=K*I*X,(K:常數,I:電流,X:磁通),因此轉矩T會(huì )隨著(zhù)磁通X的減小而減小.
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.轉矩T和電流成正比.這也就是為什么通常用變頻器的過(guò)流能力來(lái)描述其過(guò)載(轉矩)能力.并稱(chēng)為恒轉矩調速(額定電流不變-->最大轉矩不變)
結論:當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí),電機的輸出轉矩會(huì )減小。
5.其他和輸出轉矩有關(guān)的因素
發(fā)熱和散熱的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矩能力。
載波頻率：一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率,最高環(huán)境溫度下能保證持續輸出的數值。降低載波頻率,電機的電流不會(huì )受到影響。但元器件的則會(huì )發(fā)熱會(huì )而減小。
環(huán)境溫度：就象不會(huì )因為檢測到周?chē)鷾囟缺容^低時(shí)就增大變頻器保護電流值.
海拔高度：海拔高度的增加,對散熱和絕緣性能都會(huì )有影響.一般1000米的以下可以不考慮.如果是超過(guò)1000米，則以上每1000米降容5%就可以了。
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