变频调速考试复习课程

变频调速考试

一、变频调速原理

1.异步电动机定子绕组电流包含哪两部分？

定子电流有两部分组成：一部分用于建立主磁通；大部分则提供给转子侧，是转子侧得到能量而拖动负载。

2．异步电动机机械特性在额定频率下和额定频率上的变化规律？

不管是直流电动机还是交流异步电动机、它们在额定转速以下时可以适合恒转矩负载，在额定转速以上时，适合恒功率状态的负载。在恒定负载下，如果电源频率升高,则转速增加,电流变小。

在一定的电源电压U1和转子电阻R2下，电动机的转矩T与转差率n之间的关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性。

3. 变频器在额定频率下运行时变频的同时为什么还要变压？

在变频调速的过程中，必须随时协调好定子侧和转子侧之间的能量平衡，而定子侧和转子侧之间能量保持平衡的主要标志是：在两者之间传递能量的磁通m保持不变，由感应电动势方程得： E=Kf m。要想保持磁通不变，必须使E/f恒定，近似于U/f不变，因此，在变频的同时也要变压。

（频率降低时,电机产生的反电势就会降低,如果不降低电压就会造成电流过大,同样频率升高也需要增加电压,否则达不到输出功率.）

4.变频器为什么要设置U/f线供用户选择？

多条U/f控制曲线，主要是针对不同负载的电机来的，比如有的电机在低频时要求的转矩较大，可以通过提升电压的方法来提高输出转矩，但是电机的发热量加大，消耗的能量增加。而有的电机在低负荷时所要的转矩较小，可通过降低电压的方法，这样可节能，同时降低电机电流，减少电机发热量。所以其对应的伏频曲线就不一样，而负载有多种多样的，所以就有多条U/f控制曲线。

5.变频器在轻载起动时有时会出现过电流保护？

变频调速系统总是从最低频率开始启动的，如果在开始启动时，电动机已经有一定转速的话，会引起过电流或过电压。此时，有的变频器设置了启动前的直流制动功能，即过电流保护，以保证电动机在完全停住的状态下开始启动。

（负载很轻，却又过电流跳闸，这是变频调速所特有的现象。在 V/F 控制模式下，存在着一个十分突出的问题：就是在运行过程中，电动机磁路系统的不稳定。其基本原因在于：低频运行时，为了能带动较重的负载，常常需要进行转矩补偿（即提高 U/f 比，也叫转矩提升）。导致电动机磁路的饱和程度随负载的轻重而变化。这种由电动机磁路饱和引起的过电流跳闸，主要发生在低频、轻载的情况下。解决方法：反复调整 U/f 比。）6.将基本频率预置为45Hz和60Hz分别会出现什么情况？

1.基本频率预置为50Hz 与380V对应的频率是50Hz，其基本U/f线比为

U N/f BA=380/50=7.6

2.基本频率预置为60Hz 与380V对应的频率是60Hz，其基本U/f线比：

U N/f BA=380/60=6.3

与50Hz对应的电压只有316V。

3.比较：（1）在50Hz以下。如不进行转矩补偿，则f BA=50Hz时的有效转矩较大。如

f BA=60Hz，则通过转矩补偿，有效转矩也可以达到和f BA=50Hz时接近的程度。（2）在60Hz 及以上。两种情况的有效转矩线基本相同。

（将变频器基本频率预置45HZ,电机在0到45HZ之间运行时候，转矩较将变频器基本频率预置50HZ时候相对增大，对电机一般影响不大，如果将变频器基本频率预置低于

45HZ，会导致励磁过度，电机会发热过度，甚至烧毁电机。将变频器基本频率预置60HZ

时，会导致转矩相对变小，如果电机运行在50HZ,有时会拖不动额定负载，产生堵转情况。但对于低于额定负载的设备在50HZ运行，则比较经济，因为输出电流会相对变小，相对比较节能。）

7.矢量控制的实质，无速度和有速度矢量控制区别及适用范围？

矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性。矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。具体做法是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。也就是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。

无速度传感器的控制系统无需检测硬件，免去了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，降低了系统的成本；另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电机与控制器的连线，使得采用无速度传感器的异步电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。

矢量控制的适用范围：

1.用于一台变频器控制一台电动机的情况；

2.电动机容量和变频器要求的配用电动机容量之间，最多相差一个档次；

3.磁级数一般以2,4,6为宜；

4.特殊电动机不能使用矢量控制功能。如：力矩电动机，深槽电动机，双鼠笼电动机等。

8.电动机有效转矩的含义？低频运行和高频运行时有效转矩减小的原因？

含义：电动机在某一转速下允许连续运行的最大转矩，称为有效转矩。

变频器调速低频时转矩减小的原因低频时电压补偿不足，电动机散热条件变差，可以通过变频器的设置提高低频电压的补偿值。

变频器调速高频时，输出电压也要升高，与频率成正比。电动机输入电压升高，输出功率不变，电流当然减小了，转矩与电流成正比，所以转矩也减小了。

9.负载转矩的类型？

生产机械的转速 n 与负载转矩 TL 之间的关系 n = f (TL ) 特性。有恒转矩负载：特点是转矩大小恒定不变；恒功率负载：特点是负载功率大小恒定不变；通风机型负载：特点是转矩大小与转速的平方成正比。

生产机械的负载转矩类型：

（1）恒转矩负载特性恒转矩负载特性，就是指负载转矩Tz与转速n无关的特性，即当转速变化时，负载转矩Tz保持常值。

（2）通风机负载特性通风机负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比。

（3）恒功率负载特性

10.电动机与负载之间设置减速器的作用？

减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以