變頻器中的頻率電壓轉速電流功率的關系

1、步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉矩有減小的傾向。因此，

2、在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定地起動轉矩，這種補償稱增強起動?？梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn)，有自動進行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。一、引言隨著變頻調(diào)速技術的發(fā)展，變頻器調(diào)速已成為交流調(diào)速的主流，在化纖、紡織、鋼鐵、機械、造紙等行業(yè)得到廣泛的應用。由于通用變頻器一般采用V/f控制，即變壓變頻(VVVF)方式調(diào)速，因此，變頻器在使用前正確地設定其壓頻比，對保證變頻器的正常工作至關重要。變頻器的壓頻比由變頻器的基準電壓與基準頻率兩項功能參數(shù)的比值決定，即基準電壓/基準頻率=壓頻比?；鶞孰妷号c基準頻率參數(shù)的設定，不僅與電動機的額定電壓與額定頻率有關(電機的壓頻比為電機的額

3、定電壓與額定頻率之比)，而且還必須考慮負載的機械特性。對于普通異步電機在一般調(diào)速應用時，其基準電壓與基準頻率按出廠值設定(基準電壓380V,基準頻率50Hz),即滿足使用要求。但對于某些行業(yè)使用的較特殊的電機，就必須根據(jù)實際情況重新設定基準電壓與基準頻率的參數(shù)。由于變頻器使用說明書以及有關并非很書籍中沒有對這兩個參數(shù)作詳細介紹，因此正確的設定該參數(shù)對于不少使用者來說,容易的事。為此，本文結合變頻調(diào)速的基本控制方式及負載的機械特性與基準電壓、基準頻率參數(shù)的關系，列舉實例，詳細說明基準電壓與基準頻率參數(shù)的設定方法。二、變頻調(diào)速的基本控制方式與基準電壓、基準頻率的關系電機用變頻器調(diào)速時有兩種情況-基

4、頻（基準頻率）以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速（見圖1）。必須考慮的重要因素是：盡量保持電機主磁通為額定值不變。如果磁通過弱（電壓過低），電機鐵心不能得到充分利用，電磁轉矩變小，負載能力下降。如果磁通過強（電壓過高），電機處于過勵磁狀態(tài)，電機因勵磁電流過大而嚴重發(fā)熱。根據(jù)電機原理可知，三相異步電機定子每相電動勢的有效值：E1=4.44f1N1m式中：E1-定子每相由氣隙磁通感應的電動勢的有效值，V;f1-定子頻率，Hz;N1定子每相繞組有效匝數(shù)；m-每極磁通量由式中可以看出，m的值由E1/f1決定，但由于E1難以直接控制，所以在電動勢較高時，可忽略定子漏阻抗壓降，而用定子相電壓U1代替。那么要保證m不變

5、，只要U1/f1始終為一定值即可。這是基頻以下調(diào)時速的基本情況，為恒壓頻比（恒磁通）控制方式，屬于恒轉矩調(diào)速。從圖1可以看出，基準頻率為恒轉矩調(diào)速區(qū)的最高頻率，基準頻率所對應的電壓為即為基準電壓，是恒轉矩調(diào)速區(qū)的最高電壓，在基頻以下調(diào)速時，電壓會隨頻率而變化，但兩者的比值不變。在基頻以上調(diào)速時，頻率從基頻向上可以調(diào)至上限頻率值，但是由于電機定子不能超過電機額定電壓，因此電壓不再隨頻率變化，而保持基準電壓值不變，這時電機主磁通必須隨頻率升高而減弱，轉矩相應減小，功率基本保持不變，屬于恒功率調(diào)速區(qū)。由圖1可見，基準頻率為恒功率調(diào)速區(qū)的最低頻率，是恒轉矩調(diào)速區(qū)與恒功率調(diào)速區(qū)的轉折點，而基準電壓值在整

6、個恒功率調(diào)速區(qū)內(nèi)不再隨頻率變化而改變。三、負載的機械特性與基準電壓，基準頻率的設定合理地使用變頻器，必須了解所驅動負載的機械特性。根據(jù)不同的使用目的，負載基本上可分為恒轉矩負載、恒功率負載以及平T=定值），對于該方轉矩負載等三類。恒轉矩負載其所需轉矩基本不受速度變化的影響（類負載，變頻器的整個工作區(qū)最好運行在基頻以下，這時變頻器的輸出特性正好能滿足負載的要求。恒功率負載在轉速越高時，所需轉矩越?。═XN=定值），對于恒功率負載來說，電機的工作頻率若運行在基頻以上，其所要求的機械特性將與變頻器的輸出特性相吻合。至于平方轉矩負載，它所要求的轉矩與轉速的平方成正比（T/N2=定值），電機應運行在基頻

7、以下較為合理。需要注意的是：平方轉矩負載的工作頻率絕不能超過工頻（除非變頻器容量大一個等級）。否則變頻器與電機將嚴重過載。四、設定實例例一：一臺化纖紡絲計量泵電機型號為FTY-550-6,既550W6極三相永磁同步電動機。銘牌參數(shù)如下：工作電壓：62.5-125-475V。工作頻率：25-50-190HZ,電機功率：275-550-2090W，轉速：500-1000-3800R/min,電流：4A。其工作范圍較寬，銘牌參數(shù)與一般異步電動機不同，左邊的數(shù)值為電機正常工作時（不失步）的下限，右邊數(shù)值為電機正常工作時的最大值，中間值為額定值（50HZ）。該電機壓頻比為125V/50HZ=2.5，使用

8、三墾SAMCO-I1HF1.5K變頻器。若只按電機參數(shù)設定，電機的額定電壓與額定頻率值既為變頻器的基準電壓與基準頻率值，基準電壓（代碼為CD005）設為125V,基準頻率（CD006）為50HZ（出廠值）不變，這樣設定，電機工作在基頻以下時，電機驅動計量泵毫無問題，但計量泵屬于恒轉矩負載，若在計量泵要求較高轉速（如90HZ）時，那么頻率雖然可調(diào)至90HZ，但此時電機工作電壓仍為125V,實際壓額比為125/90HZ=1.39,如圖2a,電磁轉矩變小，無法提供負載所需轉矩，使計量泵不能正常工作。正確的設定應為：CD005=475V,CD006=190HZ,在這里基準電壓雖設為475V，但由于變頻

9、器不具有升壓功能，其實際輸出電壓由輸入電壓的最大值決定，所以這樣設定只對增大V/F圖形的斜率有效，并不真能達到475V。因此也可以這樣設定：CD005=380V,CD006=152HZ,變頻器的壓頻比仍為380V/152HZ=2.5不變，電機整個工作段都處于恒轉矩調(diào)速范圍，滿足了負載特性的要求。例2:一臺紡織用三相異步調(diào)速電動機，額定功率60W,額定電壓110V,額定頻率50HZ,調(diào)速范圍40-110HZ,額定電流0。34A,4極，因此該電機的壓頻比為110V/50HZ=2。2。所驅動負載為恒功率特性。驅動變頻器原來準備用富士FRN1。5G11S-4CX（驅動六臺電機）但該變頻器的基準電壓（富

10、士變頻器額定電壓）最低只能調(diào)到320V,根據(jù)電機的壓頻比，要保證電機運行在50HZ時工作電壓為110V,電機能正常工作。但該負載工作轉速調(diào)節(jié)范圍較寬，如果要求運行在110Hz那么此時電機電壓將達到242V,如圖3A,高出額定電壓一倍多，其結果可想而知。若以110Hz時電機工作電壓為110V來設定，則設額定電壓為320V（最低值），基準頻率為320HZ,那么電機運行在110Hz時，電壓正好為電機額定電壓。但這時變頻器的壓頻比為320V/320HZ=1,因此在電機運行于40HZ時，其電壓僅為40V,顯然沒有足夠的功率驅動負載。所以該型富士變頻器不能滿足使用要求。改用三星SAMCO-IIHF1.5K

11、變頻器，設基準電壓CD005=110V,基準頻率CD006=50HZ,這樣電機從50-110HZ調(diào)速時其電壓值保持在110V不變，如圖3b,電機工作在恒功率調(diào)速區(qū)，與負載的機械特性相符，不會再有超過電機額定電壓或功率不足的現(xiàn)象發(fā)生。補充：1電機的轉速與頻率正比，平時的低電壓時，頻率不變，電機的轉速不變，那么輸出的功率一定，電壓降低，電流會上升。當頻率下降時，電機的轉速下降，那么輸出功率變小，自然電流會下降，從而不會燒損電機。2為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁