变频调速原理基于n= 60f1*(1-s)/p,即改变定子供电频率f1,可改变电动机的同步转速n。为保持在调速时电动机的最大转矩Mm不变,要求定子供电电压做相应调节,以维持磁通恒定。根据定子电压U1和定子供电频率f1的不同比例关系,有不同的变频调速方式。图1所示为变频调速时异步电动机的机械特性。
(1)保持U1f1=常数的比例控制方式。该方式下,只要U1和f1成比例地改变,即可维持恒磁通,从而实现变频调速。但低频时,由于定子阻抗相对定子漏抗不能忽略,因此最大转矩Mm随频率降低而减小,启动转矩也将减小。图1中的曲线4和5为低频时的理想曲线,1和2为实际曲线。
(2)保持最大转矩Mm为常数的恒磁通控制方式。该方式下,为使Mm不变,需随f1的降低适当提高U1。
(3)保持恒功率的控制方式。当f1>f1e (定子工频)时,若仍维持U1/f1=常数,势必使U1超过定子额定电压U1e,这是不允许的。因此,当f1>f1e时,定子电压不再升高,而保持U1= U1e,此时可近似视为恒功率调速。图1中的曲线6为f1>f1e时的理想曲线,3 为实际曲线。
当在额定频率f1e以下时,图1中的机械特性曲线7、8、 9中的互相“平行”部分调速范围很宽,可以适应不同大小的负载。
当所调频率过小时,如图1中f1<<f1e时的机械特性曲线1和2。此时,电动机的负载能力实际变小,只能满足小负载转矩如M3,而不能满足稍大一些的负载转矩如M1、M2。若工艺设备要求低速乃至超低速运行时,由于负载过大电动机满足不了要求,则需对变频器转矩提升功能进行设置,以满足生产工艺对负载的需求。
当所调频率f1高于f1e时,电动机实际的机械特性变差,负载能力降低,如图1曲线6中曲线部分3。此时,变频器由恒转矩工作状态变为恒功率工作状态,如图2所示。
图1异步电动机变频调速时的机械特性
图2恒转矩和恒功率调速时的机械特性
此时,随着频率(转速)的升高,转矩M逐渐下降。但在实际应用中将转速调到额定频率以上的情况很少遇到,有时也不允许。
变频器输出的是同一频率,由于负载转矩的变化(不同)使得电动机的实际转速存在偏差,如图1中M2与M1和M3之间存在着转速偏差⊿n,而且负载变化越大,⊿n越大。当需要设置频率与输出转速juedui一 一对应时 则应将电动机改为同步电动机,电动机实际速度即为n= 60f/p,不必设置速度反馈控制。只要jingque地控制电源的频率就能jingque地控制转速。