变频调速问答Word文档下载推荐.docx
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频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。
V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择
8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？
频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。
因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。
可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法
9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：
1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？
在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。
变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz.
10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？
通常情况下时不可以的。
在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。
11、所谓开环是什么意思？
给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。
通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈.
12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？
开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。
对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。
13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？
具有ＰＧ反馈功能的变频器，精度有提高。
但速度精度的植取决于ＰＧ本身的精度和变频器输出频率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思？
如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。
为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。
当加速电流过大时适当放慢加速速率。
减速时也是如此。
两者结合起来就是失速功能。
15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？
加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。
16、什么是再生制动？
电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。
17、是否能得到更大的制动力？
从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。
如采用选用件制动单元，可以达到50%~100%。
18、请说明变频器的保护功能?
保护功能可分为以下两类：
（1）检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。
（2）检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。
如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。
19、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作？
用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。
20、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么？
电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能（IPE）动作，造成停止运转。
21、什么是变频分辨率？
有什么意义？
对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。
这个级差的最小单位就称为变频分辨率。
变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。
这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。
在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为1r/min以下，也可充分适应。
另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。
22、装设变频器时安装方向是否有限制。
变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。
23、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以？
在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。
将流过大的起动电流（6~7倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。
24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？
超过60Hz运转时应注意以下事项
（1）机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。
（2）电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。
（3）产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。
（4）对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。
25、变频器可以传动齿轮电机吗？
根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。
在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。
26、变频器能用来驱动单相电机吗？
可以使用单相电源吗？
机基本上不能用。
对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁
辅助绕组；
对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。
变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。
27、变频器本身消耗的功率有多少？
它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。
不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。
28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用？
一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用专用电机。
29、使用带制动器的电机时应注意什么？
制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。
如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。
所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。
30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，清说明原因
变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流（OCT）,所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。
31、变频器的寿命有多久？
变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。
32、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？
风扇若是坏了会怎样？
对于小容量也有无冷却风扇的机种。
有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。
还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。
风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护
33、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？
作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。
34、装设变频器时安装方向是否有限制。
应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。
其措施有：
（1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；
（2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积；
（3）采用热导管。
此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。
35、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择？
设基准速度为50Hz,50Hz以上为恒功率输出特性。
像输送带这样的恒转矩特性负载增速时，容量需要增大为80/50≈1.6倍。
电机容量也像变频器一样增大
异步电动机概述
异步电动机旋转原理
异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的.
⑴磁场以n0转速顺时针旋转,转子绕组切割磁力线,产生转子电流
⑵通电的转子绕组相对磁场运动,产生电磁力
⑶电磁力使转子绕组以转速n旋转,方向与磁场旋转方向相同
旋转磁场的产生
旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果.这三个交变磁场应满足:
⑴在空间位置上互差2π/3rad电度角.这一点,由定子三相绕组的布置来保证
⑵在时间上互差2π/3rad相位角（或1/3周期）.这一点,由通入的三相交变电流来保证
电动机转速
产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力
线.因此,转子的转速n必须低于定子磁场的转速n0,两者之差称为转差:
Δn=n0-n
转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比,称为转差率:
s=Δn/n0
同步转速n0由下式决定:
n0=60f/p
式中,f为输入电流的频率,p为旋转磁场的极对数.
由此可得转子的转速
n=60f（1-s）/p
异步电动机调速
由转速n=60f（1-s）/p可知异步电动机调速有以下几方
法:
改变磁极对数p（变极调速）
定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构.所以,要改变
p,必须将定子绕组制为可以换接成两种磁极对数的特殊形式.通常一套绕组只能换接成两种磁极对数.
变极调速的主要优点是设备简单,操作方便,机械特性较硬,
效率高,既适用于恒转矩调速,又适用于恒功率调速;
其缺点是
有极调速,且极数有限,因而只适用于不需平滑调速的场合.
改变转差率s（变转差率调速）
以改变转差率为目的调速方法有:
定子调压调速,转子变电
阻调速,电磁转差离合器调速,串极调速等.
⑴定子调压调速
当负载转矩一定时,随着电机定子电压的降低,主磁通减少,转子感应电动势减少,转子电流减少,转子受到的电磁力减少,转差率s增大,转速减小,从而达到速度调节的目;
同理,定子电压升高,转速增加.
调压调速的优点是调速平滑,采用闭环系统时,机械特性较硬,调速范围较宽,缺点是低速时,转差功率损耗较大,功率因素低,电流大,效率低.调压调速既非恒转矩调速,也非恒功率调速,比较适合于风机泵类特性的负载.
分体机上的室内风机就是利用定子电压调速的方法进行调速的,其调速电路如下图.
根据风机速度的反馈信号,控制晶闸管SCR导通的相角,从而控制风机定子的输入电压,以控制风机的风速.
前面讲在空间位置上互差2π/3rad电度角的三相绕组通以在时间上互差2π/3rad相位角（或1/3周期）三相交变电流可产生旋转磁场,同样,在空间位置上互差π/2rad电度角的两相绕组通以在时间上互差π/2rad相位角（或1/2周期）两相交变电流也可产生旋转磁场.下图中,电容C的作用就是把一相电流移相,以产生两相在时间上互差π/2rad相位角（或1/2周期）交变电流,在空间位置上互差π/2rad电度角的两相绕组是由风机的内部结构来保证的.
⑵转子变电阻调速
当定子电压一定时,电机主磁通不变,若减小定子电阻,则
转子电流增大,转子受到的电磁力增大,转差率减小,转速降低;
同理增大定子电阻,转速增加.
转子变电阻调速的优点是设备和线路简单,投资不高,但其
机械特性较软,调速范围受到一定限制,且低速时转差功率损耗较大,效率低,经济效益差.目前,转子变电阻调速只在一些调速要求不高的场合采用.
⑶电磁转差离合器调速
异步电动机电磁转差离合器调速系统以恒定转速运转的异步电动机为原动机,通过改变电磁转差离合器的励磁电流进行速度调节.
电磁转差离合器由电枢和磁极两部分组成,二者之间没有机械的联系,均可自由旋转.离合器的电枢与异步电动机转子轴相连并以恒速旋转,磁极与工作机械相连.
电磁转差离合器的工作原理是:
如果磁极内励磁电流为零,电枢与磁极间没有任何电磁联系,磁极与工作机械静止不动,相当于负载被"
脱离"
;
如果磁极内通入直流励磁电流,磁极即产生磁场,电枢由于被异步电动机拖动旋转,因而电枢与磁极间有相对运动而在电枢绕组中产生电流,并产生力矩,磁极将沿着电枢的运转方向而旋转,此时负载相当于被"
合上"
调节磁极内通入的直流励磁电流,就可调节转速.
电磁转差离合器调速的优点是控制简单,运行可靠,能平滑调速,采用闭环控制后可扩大调速范围,运用于通风类或恒转矩类负载;
其缺点是低速时损耗大,效率低.
⑷串极调速
前面介绍的定子调压调速,转子变电阻调速,电磁转差离合
器调速均存在着转差功率损耗较大,效率低的问题,是很大的浪费.如何能够将消耗于转子电阻上的功率利用起来,同时又能提高调速性能串极调速就是在这样的指导思想下提出来的.
串极调速的基本思想是将转子中的转差功率通过变换装置加以利用,以提高设备的效率.
串极调速的工作原理实际上是在转子回路中引入了一个与转子绕组感应电动势频率相同的可控的附加电动势,通过控制这个附加电动势的大小,来改变转子电流的大小,从而改变转速.见下图.
串极调速具有机械特性比较硬,调速平滑,损耗小,效率高等优点,便于向大容量发展,但它也存在着功率因素较低的缺点.
改变频率f（变频调速）
当极对数p不变时,电动机转子转速与定子电源频率成正比,因此,连续的改变供电电源的频率,就可以连续平滑的调节电动机的转速.
异步电动机变频调速具有调速范围广,调速平滑性能好,机械特性较硬的优点,可以方便的实现恒转矩或恒功率调速,整个调速特性与直流电动机调压调速和弱磁调速十分相似,并可与直流调速相比美.
异步电动机变频调速
1.变频器与逆变器,斩波器
变频调速是以变频器向交流电动机供电,并构成开环或闭环系统.变频器是把固定电压,固定频率的交流电变换为可调电压,可调频率的交流电的变换器,是异步电动机变频调速的控制装置.逆变器是将固定直流电压变换成固定的或可调的交流电压的装置（DC-AC变换）.将固定直流电压变换成可调的直流电压的装置称为斩波器（DC-DC变换）.
2.变压变频调速（VVVF）
在进行电机调速时,通常要考虑的一个重要因素是,希望保持电机中每极磁通量为额定值,并保持不变.
如果磁通太弱,即电机出现欠励磁,将会影响电机的输出转矩,由
TM=KTFMI2COSj2
（式中TM:
电磁转矩,FM:
主磁通,I2:
转子电流,COSj2:
转子回路功率因素,KT:
比例系数）,可知,电机磁通的减小,势必造成电机电磁转矩的减小.
由于电机设计时,电机的磁通常处于接近饱和值,如果进一步增大磁通,将使电机铁心出现饱和,从而导致电机中流过很大的励磁电流,增加电机的铜损耗和铁损耗,严重时会因绕组过热而损坏电机.
因此,在改变电机频率时,应对电机的电压进行协调控制,以维持电机磁通的恒定.
为此,用于交流电气传动中的变频器实际上是变压（VariableVoltage,简称VV）变频（VariableFrequency,简称VF）器,即VVVF.所以,通常也把这种变频器叫作VVVF装置或VVVF.
根据异步电动机的控制方式不同,变压变频调速可分为恒定压频比（V/F）控制变频调速,矢量控制（FOC）变频调速,直接转矩控制变频调速等.
3.变频器分类
⑴从变频器主电路的结构形式上可分为交-直-交变频器和交-交变频器.
交-直-交变频器首先通过整流电路将电网的交流电整流成直流电,再由逆变电路将直流电逆变为频率和幅值均可变的交流电.交-直-交变频器主电路结构如下图.
交-交变频器把一种频率的交流电直接变换为另一种频率的交流电,中间不经过直流环节,又称为周波变换器.它的基本结构如下图所示.
常用的交-交变频器输出的每一相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路.正,反向两组按一定周期相互切换,在负载上就获得交变的输出电压u0.输出电压u0的幅值决定于各组整流装置的控制角a,输出电压u0的频率决定于两组整流装置的切换频率.如果控制角a一直不变,则输出平均电压是方波,要的到正弦波输出,就在每一组整流器导通期间不断改变其控制角.
对于三相负载,交-交变频器其他两相也各用一套反并联的可逆线路,输出平均电压相位依次相差120°
.
交-交变频器由其控制方式决定了它的最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,不能高速运行,这是它的主要缺点.但由于没有中间环节,不需换流,提高了变频效率,并能实现四象限运行,因而多用于低速大功率系统中,如回转窑,轧钢机等.
⑵从变频电源的性质上看,可分为电压型变频器和电流型变频器.
对交-直-交变频器,电压型变频器与电流型变频器的主要区别在于中间直流环节采用什么样的滤波器.
电压型变频器的主电路典型形式如下图.在电路中中间直流环节采用大电容滤波,直流电压波形比较平直,使施加于负载上的电压值基本上不受负载的影响,而基本保持恒定,类似于电压源,因而称之为电压型变频器.
电压型变频器逆变输出的交流电压为矩形波或阶梯波,而电流的波形经过电动机负载滤波后接近于正弦波,但有较大的谐波分量.
由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率,所以主要优点是运行几乎不受负载的功率因素或换流的影响;
缺点是当负载出现短路或在变频器运行状态下投入负载,都易出现过电流,必须在极短的时间内施加保护措施.
电流型变频器与电压型变频器在主电路结构上基本相似,所不同的是电流型变频器的中间直流环节采用大电感滤波,见下图,直流电流波形比较平直,使施加于负载上的电流值稳定不变,基本不受负载的影响,其特性类似于电流源,所以称之为电流型变频器.
电流型变频器逆变输出的交流电流为矩形波或阶梯波,当负载为异步电动机时,电压波形接近于正弦波.
电流型变频器的整流部分一般采用相控整流,或直流斩波,通过改变直流电压来控制直流电流,构成可调的直流电源,达到控制输出的目的.
电流型变频器由于电流的可控性较好,可以限制因逆变装置换流失败或负载短路等引起的过电流,保护的可靠性较高,所以多用于要求频繁加减速或四象限运行的场合.
一般的交-交变频器虽然没有滤波电容,但供电电源的低阻抗使它具有电压源的性质,也属于电压型变频器.也有的交-交变频器用电抗器将输出电流强制变成矩形波或阶梯波,具有电流源的性质,属于电流型变频器.
⑶交-直-交变频器根据VVVF调制技术不同,分为PAM和PWM两种.
PAM是把VV和VF分开完成的,称为脉冲幅值调制（PulseAmplitudeModulation）方式,简称PAM方式.
PAM调制方式又有两种:
一种是调压采用可控整流,即把交流电整流为直流电的同时进行相控整流调压,调频采用三相六拍逆变器,这种方式结构简单,控制方便,但由于输入环节采用晶闸管可控整流器,当电压调得较低时,电网端功率因素较低,而输出环节采用晶闸管组成的三相六拍逆变器,每周换相六次,输出的谐波较大.其基本结构见图a;
另一种是采用不控整流,斩波调压,即整流环节采用二极管不控整流,只整流不调压,再单独设置PWM斩波器,用脉宽调压,调频仍采用三相六拍逆变器,这种方式虽然多了一个环节,但调压时输入功率因素不变,克服了上面那种方式中输入功率因数低的缺点.而其输出逆变环节未变,仍有谐波较大的问题.其基本结构见图b.
PWM是将VV与VF集中于逆变器一起来完成的,称为脉冲宽度调制（PulseWidthModulation）方式,简称PWM方式.
PWM调制方式采用不控整流,则输入功率因素不变,用PWM逆变同时进行调压和调频,则输出谐波可以减少.其基本结构见图c.
在VVVF调制技术发展的早期均采用PAM方式,这是由于当时的半导体器件是普通晶闸管等半控型器件,其开关频率不高,所以逆变器输出的交流电压波形只能是方波.而要使方波电压的有效值随输出频率的变化而改变,只能靠改变方波的幅值,即只能靠前面的环节改变中间直流电压的大小.随着全控型快速半导体开关器件BJT,IGBT,GTO等的发展,才逐渐发展为PWM方式.由于PWM方式具有输入功率因数高,输出谐波少的优点,因此在中小功率的变频器中,几乎全部采用PWM方式,但由于大功率,高电压的全控型开关器件的价格还较昂贵,所以为降低成本,在数百千瓦以上的大功率变频器中,有时仍需要使用以普通晶闸管为开关器件的PAM方式.
变压变频协调控制
前面讲在进行电机调速时,为保持电动机的磁通恒定,需要对电机的电压与频率进行协调控制.那么应该怎样对电机的电压与频率进行协调控制呢
对此,需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况.
基频,即基本频率f1,是变频器对电动机进行恒转矩控制和恒功率控制的分界线,应按电动机的额定电压（指额定输出电压,是变频器输出电压中的最大值,通常它总是和输入电压相等）进行设定,即在大多数情况下,额定输出电压就是变频器输出频率等于基本频率时的输出电压值,所以,基本频率又等于额定频率fN（即与电动机额定输出电压对应的频率）.
异步电动机变压变频调速时,通常在基频以下采用恒转矩调速,基频以上采用恒功率调速.
基频以下调速
在一定调速范围内维持磁通恒定,在相同的转矩相位角的条件下,如
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