变频器工作原理

1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

*1: r/min

电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为 rpm.

例如：2 极电机 50Hz 3000 [r/min]

4 极电机 50Hz 1500 [r/min]

$电机的旋转速度同频率成比例

本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型

电机。 感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频

n = 60f/p

n: 同步速度

f: 电源频率

p: 电机极对数

　　 $ 改变频率和电压是最优的电机控制方法

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导

致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。

输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额

定电压。

例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从 50Hz 改变到

25Hz，这时变频器的输出电压就需要从 400V 改变到约 200V

电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击

就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时，变频器的

输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。

通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在

有的变频器手册中会给出说明。

通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区

电机也可输出足够的转矩。

　　 3. -----当变频器调速到大于 50Hz 频率时，电机的输出转矩将降低-----

通常的电机是按 50Hz 电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出

的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe)

当电机以大于 50Hz 频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止

电机输出转矩的不足。

举例，电机在 100Hz 时产生的转矩大约要降低到 50Hz 时产生转矩的 1/2。

当转速为 50Hz 时, 变频器的输出电压为 380V, 电流为 30A. 这时如果增大输出

所以我们称之为恒功率调速.

这时的转矩情况怎样呢?

因为 P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为 P 不变, w 增加了, 所以转矩会相应减小.

我们还可以再换一个角度来看:

电机的定子电压 U = E + I*R (I 为电流, R 为电子电阻, E 为感应电势)

可以看出, U,I 不变时, E 也不变.

而 E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当 f 由 50-->60Hz 时, X 会相应减

小

对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩 T 会跟着磁通 X 减

小而减小.