1 變頻器是什么

2 變頻器對電動機控制的應用功能3 變頻調速原理4 控制對象電動機的特性    4.1 電動機功率、轉速、轉矩、電流的關系    4.2 為什么改變頻率還要改變電壓？    4.3 為什么異步電動機啟動電流大?

    4.4 為什么三相交流異步電動機負裁越大電流越大?

正文

1 變頻器是什么

變頻器是把電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調的交流電的一種電力電子裝置，其主要功能是通過改變器件輸出頻率與電壓來改變電動機的頻率。隨著變頻技術的不斷發展，現在的一些高性能變頻器（如西門子矢量變頻器等）不僅能夠控制變頻器的頻率，而且對電動機的轉矩控制、遠程通訊控制等方面也已非常成熟穩定。

2 變頻器對電動機控制的應用功能

啟動與停止的柔性控制

調速

轉矩控制

過載保護、參數檢測、控制設備精度等

節能（主要表現在風機、水泵等應用上）3 變頻調速原理

n=(60f/P)*(1-s)

式中：

n異步電動機的轉速，單位r/min，這就是要控制的速度。F電源頻率，單位Hz。P電動機的極對數，比如4極電機用的Zui多，那么這個P=2，不是4，因為是極對數，不是極數。s電動機的轉差率（s=同步轉速-異步轉速/同步轉速）。異步轉速就是n，同步轉速是指電動機的旋轉磁場的速度。4極電機P=2，那么它的同步的轉速是60f/P，如果是50赫茲，就是3000/2=1500轉；如果是2極電機就是3000轉；如果是6極電機就是1000轉。

r/min：電機旋轉速度單位，即每分鐘旋轉次數，也可表示為rpm（如rpm1430）。電機的旋轉速度與頻率正相關。

電動機的速度和同步轉速就是旋轉磁場轉速是不一樣的，實際速度是低于同步旋轉磁場的轉速這也就是為什么叫交流異步電動機的原因。

電機的旋轉速度取決于電機的極數和頻率。

電機的極對數一般是固定不變的，因為它是由電動機的繞組的結構構成的，繞組的結構不可能經常去改變，所以不適合改變極對數來調節電機的速度。

轉差率與速度相關，本來就要控制這個速度，所以說轉差率也不是隨便去改的。

頻率是電機外部供電電源決定的，該值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。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是電機調速的優選設備。

4 控制對象電動機的特性4.1 電動機功率、轉速、轉矩、電流的關系

T=K*φm*l*cosψ

式中：

T電動機的轉距，單位N·m。K是常數。φm是主磁通，由電壓和頻率的比例決定，應保持恒定，詳見4.1解釋，可以認為是一個常數。I是轉子電流。

cosψ是轉子功率因數，也可以認為是個常數。

根據公式T=K*φm*l*cosψ可以看出，I與T成正比變化，即電機電流和電機轉矩正相關。又因為電機轉距是由負載轉矩決定，所以電機電流正比于負載轉距。舉個例子，電動機堵轉時，T很大很大，此時電流也很大很大，所以堵轉會導致電動機過載燒毀。

但是，上面這個公式，不易于計算電機轉矩，因為主磁通并不便于測量，所以計算時常用下面的公式。

P=T*n/9550

T=9550* P/n

式中：

P是輸出功率，單位kW，與輸入功率不等，因為中間還有損耗，包括銅損、鐵損、機械損耗、附加損耗等。

n是電機轉速，單位r/min。

根據上式，電動機的功率跟轉距、轉速有關系，任何一個增大，功率必定增大。

關健理解說明：

轉矩的大小只與電動機電流大小有關，轉矩大小取決于負裁大小。在負載不變（轉矩不變）的情況下，電動機的轉速越大，功率就越大。

電動機的功率大小取決于負載轉矩與電動機轉速大小。

4.2 為什么改變頻率還要改變電壓？

原因主要在于電動機，不在于變頻器。

電動機的主磁通由電壓和頻率的比例決定，這個磁通一般來說不能太大，也不能太小。因為這磁通太大了，電動機會發熱，容易燒毀，太小的話，效率就低。也就是說在頻率變化的同時，電壓輸出也要按比例同步變化，保證電動機的磁通能夠保持在比較正常臨界值，既不太高又不太低。

4.3 為什么異步電動機啟動電流大?

異步電動機的工作原理和變壓器是一樣的，都是利用電磁感應原理實現原邊和副邊的能量轉換。變壓器的副邊電流取決于負載阻抗，而電動機轉子電流取決于轉子轉速與同步轉速之間的轉差。當電動機啟動瞬間，轉子還沒有轉動，定子線圈形成的磁場以同步轉速掠過轉子線圈，這時轉子回路感應電勢和電流達到Zui大值，相對的定子電流也達到Zui大值，這就是為什么啟動電流很大的道理。

4.4 為什么三相交流異步電動機負裁越大電流越大?

轉差率公式：

s=[(n1-n)/n1]x

式中：

n1交流電動機定子旋轉磁場轉速，即同步轉速。

n交流電動機轉速。

當頻率和電壓一定時，轉差與負載有關，當負載增大時，電動機轉子轉速下降，此時轉差增大，轉子切割磁力線速度V增加（定子旋轉磁場轉速是不變的），感應電動勢E增大（E=BVLsinθ），轉子電流增大（定子電流同步增大），轉矩增大，直到與負載轉矩平衡為止。

所以，負載增大->轉差率s增大->轉子電流I增大->轉動力矩T增大直到平衡。實際上交流異步電動機擁有不屈的意志，不管負載多大，都要驅動它，Zui后可以驅動那就達到平衡，否則就毀滅。

END