變頻器到底是如何控制電機轉(zhuǎn)速的？

　　隨著變頻器的發(fā)展，變頻器的使用越來越普及，但是很多時候我們只是在使用變頻器，卻從來不曾了解過它，今天，西諾爾電氣就來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(zhuǎn)速的

　　1.電機的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由的改變呢？

　　電機旋轉(zhuǎn)速度單位：r/min即每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，也可以表示為rpm。

　　例如：2極電機50Hz3000[r/min]4極電機50Hz1500[r/min]

　　結(jié)論：電機旋轉(zhuǎn)的速度與頻率成比例。

　　感應(yīng)式交流電機（以下簡稱為電機）的旋轉(zhuǎn)速度近似地取決于電機的極數(shù)和電機的頻率。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直來改變電機的轉(zhuǎn)速。

　　另外，頻率也能夠在電機的外面調(diào)節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉(zhuǎn)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(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:電機極對數(shù)

　　結(jié)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，頻率的降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導(dǎo)致電機可能會被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時也必須要同時改變電壓。輸出的頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高也只能是等于電機的額定電壓。

　　2.當電機的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時，其輸出轉(zhuǎn)矩會有怎樣的變化？

　　變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動。

　　電機在工頻電源供電時起動的加速沖擊很大，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)生一個遠超于額定電流的大的起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出的電壓和頻率則是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流沖擊要減小一些。

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

　　3.當變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉(zhuǎn)矩將會降低

　　通常的電機是按50Hz電壓設(shè)計制造的，所以其額定轉(zhuǎn)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(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速.即(T=Te,P<=Pe)

　　變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會以和頻率成反比的線性關(guān)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(zhuǎn)矩的不足。

　　舉例，電機在100Hz時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。

　　因此在額定頻率之上的調(diào)速被稱為恒功率調(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(zhuǎn)速為50Hz時,變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A.這時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改變.所以我們稱之為恒功率調(diào)速.

　　這時的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢?

　　因為P=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩).

　　因為P不變,w增加了,所以轉(zhuǎn)矩會相應(yīng)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為電子電阻,E為感應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)矩T會隨著磁通X的減小而減小.

　　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(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-->最大轉(zhuǎn)矩不變)

　　結(jié)論:當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時,電機的輸出轉(zhuǎn)矩會減小.

　　5.其他和輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xù)輸出的數(shù)值。降低載波頻率,電機的電流不會受到影響。但元器件的則會發(fā)熱會而減小。

　　環(huán)境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時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有影響.一般1000米的以下可以不考慮.如果是超過1000米，則以上每1000米降容5%就可以了。