1 变频器是什么

2 变频器对电动机控制的应用功能3 变频调速原理4 控制对象电动机的特性    4.1 电动机功率、转速、转矩、电流的关系    4.2 为什么改变频率还要改变电压？    4.3 为什么异步电动机启动电流大?

    4.4 为什么三相交流异步电动机负裁越大电流越大?

正文

1 变频器是什么

变频器是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的一种电力电子装置，其主要功能是通过改变器件输出频率与电压来改变电动机的频率。随着变频技术的不断发展，现在的一些高性能变频器（如西门子矢量变频器等）不仅能够控制变频器的频率，而且对电动机的转矩控制、远程通讯控制等方面也已非常成熟稳定。

2 变频器对电动机控制的应用功能

启动与停止的柔性控制

调速

转矩控制

过载保护、参数检测、控制设备精度等

节能（主要表现在风机、水泵等应用上）3 变频调速原理

n=(60f/P)*(1-s)

式中：

n异步电动机的转速，单位r/min，这就是要控制的速度。F电源频率，单位Hz。P电动机的极对数，比如4极电机用的Zui多，那么这个P=2，不是4，因为是极对数，不是极数。s电动机的转差率（s=同步转速-异步转速/同步转速）。异步转速就是n，同步转速是指电动机的旋转磁场的速度。4极电机P=2，那么它的同步的转速是60f/P，如果是50赫兹，就是3000/2=1500转；如果是2极电机就是3000转；如果是6极电机就是1000转。

r/min：电机旋转速度单位，即每分钟旋转次数，也可表示为rpm（如rpm1430）。电机的旋转速度与频率正相关。

电动机的速度和同步转速就是旋转磁场转速是不一样的，实际速度是低于同步旋转磁场的转速这也就是为什么叫交流异步电动机的原因。

电机的旋转速度取决于电机的极数和频率。

电机的极对数一般是固定不变的，因为它是由电动机的绕组的结构构成的，绕组的结构不可能经常去改变，所以不适合改变极对数来调节电机的速度。

转差率与速度相关，本来就要控制这个速度，所以说转差率也不是随便去改的。

频率是电机外部供电电源决定的，该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是电机调速的优选设备。

4 控制对象电动机的特性4.1 电动机功率、转速、转矩、电流的关系

T=K*φm*l*cosψ

式中：

T电动机的转距，单位N·m。K是常数。φm是主磁通，由电压和频率的比例决定，应保持恒定，详见4.1解释，可以认为是一个常数。I是转子电流。

cosψ是转子功率因数，也可以认为是个常数。

根据公式T=K*φm*l*cosψ可以看出，I与T成正比变化，即电机电流和电机转矩正相关。又因为电机转距是由负载转矩决定，所以电机电流正比于负载转距。举个例子，电动机堵转时，T很大很大，此时电流也很大很大，所以堵转会导致电动机过载烧毁。

但是，上面这个公式，不易于计算电机转矩，因为主磁通并不便于测量，所以计算时常用下面的公式。

P=T*n/9550

T=9550* P/n

式中：

P是输出功率，单位kW，与输入功率不等，因为中间还有损耗，包括铜损、铁损、机械损耗、附加损耗等。

n是电机转速，单位r/min。

根据上式，电动机的功率跟转距、转速有关系，任何一个增大，功率必定增大。

关健理解说明：

转矩的大小只与电动机电流大小有关，转矩大小取决于负裁大小。在负载不变（转矩不变）的情况下，电动机的转速越大，功率就越大。

电动机的功率大小取决于负载转矩与电动机转速大小。

4.2 为什么改变频率还要改变电压？

原因主要在于电动机，不在于变频器。

电动机的主磁通由电压和频率的比例决定，这个磁通一般来说不能太大，也不能太小。因为这磁通太大了，电动机会发热，容易烧毁，太小的话，效率就低。也就是说在频率变化的同时，电压输出也要按比例同步变化，保证电动机的磁通能够保持在比较正常临界值，既不太高又不太低。

4.3 为什么异步电动机启动电流大?

异步电动机的工作原理和变压器是一样的，都是利用电磁感应原理实现原边和副边的能量转换。变压器的副边电流取决于负载阻抗，而电动机转子电流取决于转子转速与同步转速之间的转差。当电动机启动瞬间，转子还没有转动，定子线圈形成的磁场以同步转速掠过转子线圈，这时转子回路感应电势和电流达到Zui大值，相对的定子电流也达到Zui大值，这就是为什么启动电流很大的道理。

4.4 为什么三相交流异步电动机负裁越大电流越大?

转差率公式：

s=[(n1-n)/n1]x

式中：

n1交流电动机定子旋转磁场转速，即同步转速。

n交流电动机转速。

当频率和电压一定时，转差与负载有关，当负载增大时，电动机转子转速下降，此时转差增大，转子切割磁力线速度V增加（定子旋转磁场转速是不变的），感应电动势E增大（E=BVLsinθ），转子电流增大（定子电流同步增大），转矩增大，直到与负载转矩平衡为止。

所以，负载增大->转差率s增大->转子电流I增大->转动力矩T增大直到平衡。实际上交流异步电动机拥有不屈的意志，不管负载多大，都要驱动它，Zui后可以驱动那就达到平衡，否则就毁灭。

END