隨著電力電子技術(shù)及新型半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展 ,交流調(diào)速技術(shù)得到不斷的完善和提高 ,逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優(yōu)異的性能價格比在交流電機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。 例如: 鋼廠用于軋鋼的大型電動機(jī)和中、小型輥道電動機(jī)、鐵路及城市軌道交通用牽引電機(jī)、電梯電機(jī)、集裝箱起吊設(shè)備用起重電機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)用電機(jī)、壓縮機(jī)、家用電器用電機(jī)等都相繼使用交流變頻調(diào)速電機(jī) ,并取得了良好效果 [1]  。采用交流變頻調(diào)速電機(jī)比直流調(diào)速電機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn):

( 1)調(diào)速容易 ,而且節(jié)能。

( 2)交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、慣量小、造價低、維修容易、耐用。

( 3)可以擴(kuò)大容量 ,實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速和高電壓運(yùn)行。

( 4)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動和快速制動。

( 5)無火花、防爆、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。 [1] 

近年來 ,上變頻調(diào)速傳動裝置以每年 13 %～ 16% 的增長率發(fā)展 ,并有逐步取代大部分直流調(diào)速傳動裝置的趨勢。 由于以恒頻、恒壓電源進(jìn)行工作的普通異步電機(jī)應(yīng)用于變頻調(diào)速系統(tǒng)時 ,存在著很大的局限性 ,國外發(fā)展了根據(jù)使用場合和使用要求而設(shè)計的的變頻交流電動機(jī)。例如 ,有低噪音、低振動用的電機(jī) ,有提高低速轉(zhuǎn)矩特性的電機(jī) ,有高速電機(jī) ,有帶測速發(fā)電機(jī)的電機(jī)以及矢量控制電機(jī)等 [1]  。

構(gòu)造原理

編輯

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時，轉(zhuǎn)速正比于頻率，可見改變電源頻率就能改變異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速時，總希望主磁通保持不變。若主磁通大于正常運(yùn)行時的磁通，則磁路過飽和而使勵磁電流增大，功率因數(shù)降低；若主磁通小于正常運(yùn)行時的磁通，則電機(jī)轉(zhuǎn)矩下降 [1]  。

發(fā)展過程

編輯

現(xiàn)在的電機(jī)變頻系統(tǒng)大都是采用的恒V/F 控制系統(tǒng)，這個變頻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制作便宜。這個系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)等大型的并且對于變頻系統(tǒng)的動態(tài)性能要求不是很高的地方。這個系統(tǒng)是一種典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機(jī)的平滑的變速要求，但是對于動態(tài)和靜態(tài)的調(diào)節(jié)性能都是有限的，不能應(yīng)用在對動態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴(yán)格的地方。為了實(shí)現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)的高性能，我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機(jī)調(diào)速方式，這種調(diào)速方式能夠在靜態(tài)動態(tài)調(diào)速中達(dá)到很高的性能，但是這種系統(tǒng)只能在轉(zhuǎn)速比較慢的電機(jī)中得到應(yīng)用，應(yīng)為在電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高的時候，這種系統(tǒng)不僅不會達(dá)到節(jié)約電能的目的，還會使電機(jī)產(chǎn)生*的瞬態(tài)電流，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在瞬間發(fā)生變化。所以說為了實(shí)現(xiàn)在較高的轉(zhuǎn)速中實(shí)現(xiàn)較高的動態(tài)和靜態(tài)性能，只有先解決電機(jī)產(chǎn)生瞬態(tài)電流的問題，只有將這個問題合理的解決我們才能更好的發(fā)展電機(jī)變頻節(jié)能控制技術(shù)。 [2] 

主要特點(diǎn)

編輯

變頻電動機(jī)具有如下特點(diǎn)：

B級溫升設(shè)計，F(xiàn)級絕緣制造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機(jī)械強(qiáng)度有很大提高，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對絕緣之破壞。

平衡質(zhì)量高，震動等級為R級（降振級）機(jī)械零部件加工精度高，并采用高精度軸承，可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，全部采用進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)*、高壽命，強(qiáng)勁風(fēng)力。保障馬達(dá)在任何轉(zhuǎn)速下，得到有效散熱，可實(shí)現(xiàn)高速或低速*運(yùn)行。

經(jīng)AMCAD軟件設(shè)計的YP系列電機(jī)，與傳統(tǒng)變頻電機(jī)相比較，具備更寬廣的調(diào)速范圍和更高的設(shè)計質(zhì)量，經(jīng)特殊的磁場設(shè)計，進(jìn)一步抑制高次諧波磁場，以滿足寬頻、節(jié)能和低噪音的設(shè)計指標(biāo)。具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩與功率調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無轉(zhuǎn)矩脈動。

與各類變頻器均具有良好的參數(shù)匹配，配合矢量控制，可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速全轉(zhuǎn)矩、低頻大力矩與高精度轉(zhuǎn)速控制、位置控制及快速動態(tài)響應(yīng)控制。YP系列變頻電機(jī)可配制剎車器，編碼器供貨，這樣即可獲得精準(zhǔn)停車，和通過轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)高精度速度控制。

采用“減速機(jī)+變頻電機(jī)+編碼器+變頻器”實(shí)現(xiàn)超低速無級調(diào)速的精準(zhǔn)控制。YP系列變頻電機(jī)通用性好，其安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，與一般標(biāo)準(zhǔn)型電機(jī)具備可互換性。

電機(jī)絕緣損壞

編輯

在交流變頻電動機(jī)的推廣應(yīng)用過程中 ,曾出現(xiàn)大批交流變頻調(diào)速電動機(jī)絕緣早期損壞的情況。許多交流變頻電機(jī)運(yùn)行的壽命只有 1～ 2年 ,有的只有幾個星期 ,甚至在試運(yùn)行中電機(jī)絕緣就出現(xiàn)損壞 ,而且通常發(fā)生在匝間絕緣 ,這給電機(jī)絕緣技術(shù)提出了新的課題。 實(shí)踐證明 ,過去幾十年研究發(fā)展起來的工頻正弦波電壓下的電機(jī)絕緣設(shè)計理論不能適用于交流變頻調(diào)速電機(jī)。 需要研究變頻電機(jī)絕緣的損壞機(jī)理 ,建立交流變頻電機(jī)絕緣設(shè)計的基本理論 ,制定交流變頻電機(jī)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1電磁線的損壞

1. 1 局部放電和空間電荷

目前 ,變頻調(diào)速交流電機(jī)均采用 IGB T( 絕緣柵二極管 )技術(shù)PWM ( Pulse width m odulatio n- 脈寬調(diào)制 )變頻器控制。其功率范圍約是 0. 75～ 500kW。 IGBT技術(shù)可以提供上升時間極短的電流 ,其上升時間在 20～100μs,所產(chǎn)生的電脈沖有*的開關(guān)頻率 ,達(dá)到20kHz。 當(dāng)一個快速上升沿電壓從變頻器到電機(jī)端時 ,由于電機(jī)和電纜的阻抗不匹配 ,產(chǎn)生一個反射電壓波。 這個反射波返回變頻器 ,并再感應(yīng)出另一個由于電纜和變頻器阻抗不匹配而產(chǎn)生的反射波加在原始電壓波上 ,從而在電壓波前沿產(chǎn)生一個尖峰電壓。尖峰電壓的大小取決于脈沖電壓的上升時間和電纜的長度 [1]  。

通常電線長度增加時 ,電線二端都產(chǎn)生過電壓 ,電機(jī)端的過電壓幅值隨電纜長度增加而增加 ,并趨于飽和 ,而電源端的過電壓比電機(jī)端的過電壓小 ,并且?guī)缀跖c電纜長度無關(guān)。 試驗表明 ,過電壓產(chǎn)生于電壓上升沿和下降沿處 ,并發(fā)生衰減振蕩 ,其衰減服從指數(shù)規(guī)律 ,振蕩周期隨電纜長度而增加。對 PWM 驅(qū)動脈沖波形有二種頻率 ,其一是開關(guān)頻率。尖峰電壓的重復(fù)頻率與開關(guān)頻率成正比。另一是基本頻率 ,直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 在每一個基本頻率開始時 ,脈沖極性從正到負(fù)或從負(fù)到正 ,在這一時刻 ,電機(jī)絕緣承受著一個二倍于尖峰電壓值的全幅電壓。另外 ,在一個散嵌繞組的三相電機(jī)中 ,不同相的相鄰二匝之間的電壓極性可能會不同 ,全幅電壓的躍變也有可能達(dá)到二倍于一個尖峰電壓值。 據(jù)測試 ,PWM 變頻器輸出的電壓波形 ,在 380 /480V 交流系統(tǒng)中 ,在電機(jī)端測得的尖峰電壓值為 1. 2～ 1. 5kV,而在 576 /600V的交流系統(tǒng)中 ,測得的尖峰電壓值達(dá)到 1. 6～ 1. 8kV。 非常明顯 ,在此全幅電壓作用下 ,繞組匝間產(chǎn)生表面局部放電。 由于電離作用 ,在氣隙中又會產(chǎn)生空間電荷 ,從而形成一個與外加電場反向的感應(yīng)電場。 當(dāng)電壓極性改變時 ,這個反向電場與外加電場方向*。這樣 ,一個更高的電場產(chǎn)生 ,它會導(dǎo)致局部放電的數(shù)量增加 ,終引起擊穿。測試表明 ,作用于這些匝間絕緣的電沖擊大小取決于導(dǎo)線特定的性能和 PWM 驅(qū)動電流的上升時間。 若上升時間小于0.1μs,則將有 80% 的電勢加在繞組的前二匝上 ,即上升時間越短 ,電沖擊就越大 ,匝間絕緣的壽命就越短 [1]  。

1. 2 介質(zhì)損耗發(fā)熱

當(dāng) E超過絕緣體臨界值時 ,其介質(zhì)損耗迅速增加。當(dāng)頻率增加時 ,局部放電隨之增加 ,結(jié)果產(chǎn)生熱量 ,這些熱量則引起更大的漏電流 ,從而使 Ni上升更快 ,即電機(jī)溫升上升 ,絕緣加速老化?？傊?,在變頻電機(jī)中正是由于上述局部放電、電介質(zhì)加熱、空間電荷感應(yīng)等因素的共同作用引起電磁線的過早損壞 [1]  。

2 主絕緣、相絕緣和絕緣漆的損壞

如前所述 ,采用 PWM 變頻電源 ,使變頻電機(jī)的端子處出現(xiàn)振蕩電壓幅值增加。因而 ,電機(jī)的主絕緣、相絕緣和絕緣漆承受更高的電場強(qiáng)度。據(jù)測試 ,由于變頻器輸出端電壓上升時間、電纜長度和開關(guān)頻率等因素的綜合影響 ,上述端電壓峰值可超過 3kV。 另外 ,當(dāng)電機(jī)繞組匝間發(fā)生局部放電時 ,會使絕緣中分布電容所儲存的電能變?yōu)闊?、幅射、機(jī)械和化學(xué)能 ,從而使整個絕緣系統(tǒng)劣化 ,絕緣的擊穿電壓降低 ,終導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)被擊穿 [1]  。

3 循環(huán)交變應(yīng)力造成的絕緣加速老化

采用 PWM 變頻電源供電 ,使變頻電機(jī)可以在很低的頻率、較低的電壓下以及無沖擊電流情況下起動 ,并可以利用變頻器所提供的各種方式進(jìn)行快速制動。 由于變頻電機(jī)可實(shí)現(xiàn)頻繁的起動制動 ,使電機(jī)絕緣頻繁地處于循環(huán)交變應(yīng)力作用下 ,使電機(jī)絕緣加速老化 [1]  。

普通異步電機(jī)中存在的由于電磁激振力、機(jī)械傳動等引起的振動等問題在變頻電機(jī)中變得更為復(fù)雜。變頻電源中含有的各種時間諧波與電磁部分固有的空間諧波相互干涉 ,形成各種電磁激振力。同時 ,由于電機(jī)工作頻率范圍寬 ,轉(zhuǎn)速變化大 ,當(dāng)其與機(jī)械部分的固有頻率相*時 ,出現(xiàn)共振。 在電磁激振力和機(jī)械振動影響下 ,電機(jī)絕緣受到更加頻繁的循環(huán)交變應(yīng)力作用 ,加速了電機(jī)絕緣的老化 [1]  。

電機(jī)試驗臺

編輯

設(shè)備介紹

變頻電機(jī)試驗臺(7張)

變頻電機(jī)試驗一般需要采用變頻器供電，由于變頻器輸出頻率具有較寬的變化范圍，且輸出的PWM波含有豐富的諧波，傳統(tǒng)的互感器及功率計已經(jīng)不能滿足試驗的測量需要，應(yīng)該采用變頻功率分析儀及變頻功率變送器等。

標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)試驗臺是響應(yīng)節(jié)能減排，針對電機(jī)能效提升計劃而推出的新型試驗系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)試驗臺將復(fù)雜系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、儀器化，提高了系統(tǒng)可靠性，簡化了安裝調(diào)試過程，降低了系統(tǒng)成本。

工作原理

標(biāo)準(zhǔn)化電機(jī)試驗臺由試驗電源、電參數(shù)測試系統(tǒng)、試驗測控系統(tǒng)、電機(jī)試驗測控報表軟件等構(gòu)成。

試驗臺由兩臺試驗電源分別驅(qū)動對拖的兩臺電機(jī)，一臺作電動機(jī)運(yùn)行，一臺作發(fā)電機(jī)運(yùn)行；試驗電源采用靜止變頻電源，兩臺試驗電源共用整流單元，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過試驗電源反向整流為直流電后供電動機(jī)試驗電源的逆變單元使用，電網(wǎng)只需補(bǔ)充兩臺電機(jī)的損耗，相比電力測功機(jī)等直接消耗方案，可節(jié)約用電70%~90%。

電參數(shù)測試系統(tǒng)采用由變頻功率傳感器和變頻功率分析儀構(gòu)成的變頻功率測試系統(tǒng)。因此，既能滿足工頻電機(jī)的低頻堵轉(zhuǎn)、超速等試驗測試需要，也能滿足變頻電機(jī)試驗測試需要，還可對試驗電源的諧波等參數(shù)進(jìn)行測試分析。

試驗測控系統(tǒng)采用分布式測控系統(tǒng)，主要用于測量扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度等非電量參數(shù)和試驗過程中需要監(jiān)視的電參量。

試驗過程由電機(jī)試驗測控報表軟件控制，試驗結(jié)束自動出具試驗報告和電機(jī)合格判定。

設(shè)計依據(jù)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)_定額和性能

旋轉(zhuǎn)電機(jī)(牽引電機(jī)除外)確定損耗

三相異步電動機(jī)試驗方法

變頻器供電三相籠型感應(yīng)電動機(jī)試驗方法

中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級

構(gòu)成特點(diǎn)

1、試驗電源

滿足試驗標(biāo)準(zhǔn)對電機(jī)試驗電源的要求，受程序控制進(jìn)行相應(yīng)操作。

2、變頻功率分析儀

滿足性能設(shè)計要求，變頻功率傳感器對試驗過程中主要電參量進(jìn)行測量，通過光纖傳輸?shù)皆囼炁_變頻功率分析儀。

3、開關(guān)量測控

采用分布式測控系統(tǒng)完成對包括電源柜、測量開關(guān)柜等系統(tǒng)中所有開關(guān)的控制和測試。

4、非電量測試

采用分布式測控系統(tǒng)完成對8路溫度和1路扭矩及轉(zhuǎn)速進(jìn)行測試，通過光纖傳輸?shù)皆囼炁_變頻功率分析儀。

5、自動化試驗臺

通過各接口完成對設(shè)備的通信控制、獲得試驗過程的電量和非電量測量數(shù)據(jù)；

根據(jù)試驗項目完成對試驗電源的配置，對開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，通過軟件設(shè)計實(shí)現(xiàn)試驗項目的過程控制，完成試驗過程，并獲取相應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對試驗過程獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得試驗結(jié)果，形成試驗報告；

試驗報告存儲、打印。 [3] 

應(yīng)用

編輯

變頻調(diào)速已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無級變速傳動。

特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用，變頻電機(jī)的使用也日益廣泛起來，可以這樣說由于變頻電機(jī)在變頻控制方面較普通電機(jī)的*性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機(jī)的身影。

國產(chǎn)化高壓變頻裝置的社會效益顯著,主要有節(jié)能,從而節(jié)約資源,減少環(huán)境污染。消除電動機(jī)的啟動沖擊以及對電網(wǎng)的沖擊,降低電動機(jī)和設(shè)備故障率。提高控制精度和自動化程度。變頻調(diào)速的經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著,對于泵和風(fēng)機(jī),流體流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比,而功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,轉(zhuǎn)速降低,電機(jī)功耗以三次方下降,因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著。如果流量由降到,則轉(zhuǎn)速降到,則轉(zhuǎn)速降到,壓頭降到,而電機(jī)的功耗降到,理論上節(jié)能。如果原本采用風(fēng)門、閥門調(diào)節(jié),流量降低、壓頭增加,電機(jī)功率減少,這樣,變頻調(diào)速比風(fēng)門、閥門類調(diào)節(jié)節(jié)能。除了節(jié)能增效外,對于不同的負(fù)載,還有一些間接的經(jīng)濟(jì)效益,主要有功率因數(shù)得以提高實(shí)現(xiàn)軟啟動減小啟動力矩對電機(jī)的電氣機(jī)械損傷控制平滑、穩(wěn)定、精度高 [3]  。

特殊設(shè)計

編輯

電磁設(shè)計

對普通異步電動機(jī)來說，在設(shè)計時主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動機(jī)（variable-frequency Motor），由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率，可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不在需要過多考慮，而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動機(jī)對非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下：

1） 盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。

減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗。

2）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。

3）變頻電動機(jī)的主磁路一般設(shè)計成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問題：

1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強(qiáng)對地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。

2）對電機(jī)的振動、噪聲問題，要充分考慮電動機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動。

4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱，也會產(chǎn)生軸電流，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。

5）對恒功率變頻電動機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000r/min時，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。

變頻節(jié)能

編輯

工作原理

我們使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

相關(guān)常識

1、什么是變頻器？

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

2、PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么？

PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調(diào)制) 縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。

3、電壓型與電流型變頻器有什么不同？

變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。

4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？

電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)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(yán)重時將燒毀電機(jī)。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(jī)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(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。

5、電動機(jī)使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅(qū)動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？

頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。

6、采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時，電機(jī)的啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩怎樣？

采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，啟動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，啟動電流為6~7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地啟動(啟動時間變長)。啟動電流為額定電流的1.2~1.5倍，啟動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強(qiáng)功能的變頻器，啟動轉(zhuǎn)矩為*以上，可以帶全負(fù)載啟動。

7、V/f模式是什么意思？

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(guān)系是考慮了電機(jī)特性而預(yù)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(guān)或標(biāo)度盤進(jìn)行選擇

8、按比例地改V和f時，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩如何變化？

頻率下降時*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(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，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(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動?？梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn),有自動進(jìn)行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法

9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？

在6Hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機(jī)溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件，低使用頻率取6Hz左右，此時電動機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題。變頻器實(shí)際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機(jī)種為0.5~3Hz.

10、對于一般電機(jī)的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？

通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在 高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時，必須注意電機(jī)與變頻器容量的選擇。

11、所謂開環(huán)是什么意思？

給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的，稱為“閉環(huán) ”，不用PG運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋.

12、實(shí)際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦？

開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%~5%）變動。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負(fù)載變動也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。

13、如果用帶有PG的電機(jī)，進(jìn)行反饋后速度精度能提高嗎？

具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的值取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。

14、失速防止功能是什么意思？

如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運(yùn)轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過大時適當(dāng)放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。

15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機(jī)種，和加減速時間共同給定的機(jī)種，這有什么意義？

加減速可以分別給定的機(jī)種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機(jī)床需要嚴(yán)格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風(fēng)機(jī)傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。

16、什么是再生制動？

電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。

17、是否能得到更大的制動力？

從電機(jī)再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動單元，可以達(dá)到50%~*。

18、為什么用離合器連續(xù)負(fù)載時，變頻器的保護(hù)功能就動作？

用離合器連接負(fù)載時，在連接的瞬間，電機(jī)從空載狀態(tài)向轉(zhuǎn)差率大的區(qū)域急劇變化，流過的大電流導(dǎo)致變頻器過電流跳閘，不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

19、在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動，運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？

電機(jī)起動時將流過和容量相對應(yīng)的起動電流，電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降，電機(jī)容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護(hù)功能（IPE）動作，造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

20、什么是變頻分辨率？有什么意義？

對于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的小單位就稱為變頻分辨率。

變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變?yōu)?3.5、24.0 Hz，因此電機(jī)的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4級電機(jī)1個級差為1r/min 以下，也可充分適應(yīng)。另外，有的機(jī)種給定分辨率與輸出分辨率不相同。

21、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制？

變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)系對通風(fēng)也是重要的，因此，對于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。

22、不采用軟起動，將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？

在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由于變頻器切斷過電流，電機(jī)不能起動。

23、電機(jī)超過60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題？ 超過60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時應(yīng)注意以下事項:

(1) 機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能（機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動等）。

(2) 電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作（風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時也要注意）。

(3) 產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。

(4) 對于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī)，在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時要與廠家仔細(xì)商討。

24、變頻器可以傳動齒輪電機(jī)嗎？

根據(jù)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通常可考慮70~80Hz為大極限，采用油潤滑時，在低速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。

25、變頻器能用來驅(qū)動單相電機(jī)嗎？可以使用單相電源嗎？

基本上不能用。對于調(diào)速器開關(guān)起動式的單相電機(jī)，在工作點(diǎn)以下的調(diào)速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式的，將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。

26、變頻器本身消耗的功率有多少？

它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據(jù)此可推算損耗，但內(nèi)藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進(jìn)去，功率消耗將變大，對于操作盤設(shè)計等必須注意。

27、為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用？

一般電機(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機(jī)組合，或采用電機(jī)。

28、使用帶制動器的電機(jī)時應(yīng)注意什么？

制動器勵磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。

29、想用變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī)，電機(jī)卻不動，請說明原因

變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。

30、變頻器的壽命有多久？

變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件，如果對它們進(jìn)行定期的維護(hù)，可望有10年以上的壽命。

31、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)的方向如何？風(fēng)扇若是壞了會怎樣？

對于小容量也有無冷卻風(fēng)扇的機(jī)種。有風(fēng)扇的機(jī)種，風(fēng)的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機(jī)械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風(fēng)扇上的過熱檢測進(jìn)行保護(hù)。

32、裝設(shè)變頻器時安裝位置是否有限制？

應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問題是采用全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：

（1）盤的設(shè)計要針對實(shí)際裝置所需要的散熱；

（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；

變頻電機(jī)(4張)

（3） 采用熱導(dǎo)管。

此外，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。

33、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器的容量該怎樣選擇？

設(shè)基準(zhǔn)速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載增速時，容量需要增大為80/50≈1.6倍。電機(jī)容量也像變頻器一樣增大。

節(jié)能原理

1、變頻節(jié)能

由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺水泵電機(jī)功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5%.

2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能

無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機(jī)的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

3、軟啟動節(jié)能

由于電機(jī)為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等于(4-7)倍額定電流，這樣會對機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害*，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

變頻器可以省電這是不可磨滅的事實(shí)，在某些情況下可以節(jié)電40%以上，但是某些情況還會比不接變頻器浪費(fèi)！

變頻器是通過輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的，拖動轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速沒有多大變化，即便是降低電壓，也不會很多，所以節(jié)能很微弱，但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了，當(dāng)需要較小的風(fēng)量時刻，電機(jī)會降低速度，我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會急劇下降，節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上，就會因為在返程使用制動電阻白白浪費(fèi)很多電能反而更廢電。

當(dāng)然，如果環(huán)境要求必須調(diào)速，變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場合變頻器不會省電，只能改善功率因數(shù)。

1、如果兩個一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下，一個使用變頻器，一個沒有，同時轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下，那么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？

答：對于這種情況，變頻器只能改善功率因數(shù)，并不能節(jié)省電力。

2、如果這兩個電機(jī)的扭矩沒有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作（頻率，轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ），有變頻器的那個能省多少電？

答：如果使用了自動節(jié)能運(yùn)行，這個時刻變頻器能降壓運(yùn)行，可以節(jié)省部分電能，但是節(jié)電不明顯。

3、同樣的條件，空載狀態(tài)下能省多少，這三種狀態(tài)下哪個省的更多？