變頻器是怎樣控制電機轉速的?

電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？ 

電機旋轉速度單位：r/min   每分鐘旋轉次數(shù)，也可表示為rpm.

電機同步轉速n=60f/p

f為電機頻率，p為電機極對數(shù) 

例如：2極電機 50Hz 同步轉速3000 [r/min]  

4極電機 50Hz同步轉速1500 [r/min]  

結論：電機的旋轉速度同頻率成正比例  

感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(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整電機的速度。  

另外，頻率能夠在電機的外面調節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉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，是做為電機調速設備的優(yōu)選設備。  

結論：改變頻率和電壓是*的電機調速方法  

如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，zui高只能是等于電機的額定電壓。  

例如：變頻器V/F控制時，為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 。

2當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？

變頻器驅動時的起動轉矩和zui大轉矩要小于直接用工頻電源驅動。

電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。  

通常，電機產(chǎn)生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。  

通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉矩。

3當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低 

通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速。 (T=Te, P<=Pe)  

變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機產(chǎn)生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。

當電機以大于50Hz頻率速度運行時，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時產(chǎn)生的轉矩大約要降低到50Hz時產(chǎn)生轉矩的1/2。  

因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速。 (P=Ue*Ie)

4變頻器50Hz以上的應用情況

大家知道, 對一個特定的電機來說，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, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的zui大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速。

這時的轉矩情況怎樣呢?  

因為P=wT (w:角速度, T:轉矩)。 因為P不變, w增加了, 所以轉矩會相應減小。

我們還可以再換一個角度來看：

電機的定子電壓 U = E + I*R (I為電流, R為電機定子電阻, E為感應電勢)  

可以看出, U、I不變時, E也不變。 

而E = k*f*X, (k：常數(shù), f： 頻率, X：磁通), 所以當f由50-->60Hz時, X會相應減小；

對于電機來說, T=K*I*X, (K：常數(shù), I：電流, X：磁通), 因此轉矩T會跟著磁通X減小而減小。

同時, 小于50Hz時, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時, 磁通(X)為常數(shù)。 轉矩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(轉矩)能力。 并稱為恒轉矩調速(額定電流不變-->zui大轉矩不變)  。

結論: 當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時, 電機的輸出轉矩會減小。

5其他和輸出轉矩有關的因素 

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矩能力。

載波頻率: 一般變頻器所標的額定電流都是以規(guī)定的載波頻率, 規(guī)定的環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值. 降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但變頻器的元器件的發(fā)熱會減小。

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。高度每增高1000米，變頻器需降容5%-10%使用。