變頻器是怎樣控制電機轉速的？

1.電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？

   電機旋轉速度單位：r/min每分鐘旋轉次數，也可表示為rpm.

   例如：2極電機50Hz3000[r/min]

   4極電機50Hz1500[r/min]

   結論：電機的旋轉速度同頻率成比例

   感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極數和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由于該極數值不是一個連續的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調整電機的速度。

   另外，頻率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，是做為電機調速設備的優選設備。

   n=60f/p    n:同步速度    f:電源頻率    p:電機極對數

   結論：改變頻率和電壓是最優的電機控制方法

   如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續增加，最高只能是等于電機的額定電壓。

   例如：為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V

2.當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？

   變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動。

   電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。

   通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。

   通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。

3.當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低

   通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速.(T=Te,P<=Pe)

   變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。

   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，以防止電機輸出轉矩的不足。

   舉例，電機在100Hz時產生的轉矩大約要降低到50Hz時產生轉矩的1/2。

   因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速.(P=Ue*Ie)

4.變頻器50Hz以上的應用情況

   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。

   當轉速為50Hz時,變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A.這時如果增大輸出頻率到60Hz,變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A.很顯然輸出功率不變.所以我們稱之為恒功率調速.

   這時的轉矩情況怎樣呢?

   因為P=wT(w:角速度,T:轉矩).

   因為P不變,w增加了,所以轉矩會相應減小。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為感應電勢)

   可以看出,U,I不變時,E也不變.而E=k*f*X,(k:常數,f:頻率,X:磁通),所以當f由50-->60Hz時,X會相應減小。

   對于電機來說,T=K*I*X,(K:常數,I:電流,X:磁通),因此轉矩T會跟著磁通X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.轉矩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(轉矩)能力.并稱為恒轉矩調速(額定電流不變-->最大轉矩不變)

    結論:當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時,電機的輸出轉矩會減小.

 5.其他和輸出轉矩有關的因素

   發熱和散熱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,最高環境溫度下能保證持續輸出的數值.降低載波頻率,電機的電流不會受到影響。但元器件的發熱會減小。

   環境溫度：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：海拔高度增加,對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮.以上每1000米降容5%就可以了.