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| 變頻器到底是如何控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的？ |
| 內(nèi)容簡介：電機(jī)在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)的加速?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)遠(yuǎn)超于額定電流的大的起動(dòng)電流。而當(dāng)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(jī)上的，所以電機(jī)起動(dòng)電流沖擊要減小一些。 |
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(shí)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(jī)轉(zhuǎn)速的？
1.電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由的改變呢？
電機(jī)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(jī)50Hz3000[r/min] 4極電機(jī)50Hz1500[r/min]
結(jié)論：電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度與頻率成比例。
感應(yīng)式交流電機(jī)（以下簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地取決于電機(jī)的極數(shù)和電機(jī)的頻率。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?cè)撝眮砀淖冸姍C(jī)的轉(zhuǎn)速。
另外，頻率也能夠在電機(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了。
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(duì)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的話，頻率的降低時(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(xù)增加，最高也只能是等于電機(jī)的額定電壓。
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)有怎樣的變化？
變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(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)的加速?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)遠(yuǎn)超于額定電流的大的起動(dòng)電流。而當(dāng)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(jī)上的，所以電機(jī)起動(dòng)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(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足的缺點(diǎn)，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可以輸出足夠的轉(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)矩將會(huì)降低
通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的，所以其額定轉(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.即(T=Te,P<=pe)< span="">
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會(huì)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(duì)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(shì))
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(duì)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)隨著磁通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(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(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(biāo)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(jī)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?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：海拔高度的增加,對(duì)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1000米，則以上每1000米降容5%就可以了。
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