变频、工频、软启动的工作原理

变频电机与工频电机有什么区别一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。

以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。

拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u 1（u为调制比）。

高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。

因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。

除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。

这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%--20%。

2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。

他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。

另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

3、谐波电磁噪声与震动普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。

变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。

当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。

由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。

4、电动机对频繁启动、制动的适应能力由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。

5、低转速时的冷却问题首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗较大。

其次，普通异步电动机再转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。

二、变频电动机的特点1、电磁设计对普通异步电动机来说，再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。

而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。

方式一般如下：1）尽可能的减小定子和转子电阻。

减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增2）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。

但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。

因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。

3）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。

2、结构设计再结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题：1）绝缘等级，一般为F级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。

2）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。

3）冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。

4）防止轴电流措施，对容量超过160KW电动机应采用轴承绝缘措施。

主要是易产生磁路不对称，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采取绝缘措施。

5）对恒功率变频电动机，当转速超过3000/min时，应采用耐高温的特殊润滑脂，以补偿轴承的温度升高。

变频电机可在0。

1HZ--130HZ范围长期运行，普通电机可在：2极的为20--65hz范围长期运行.4极的为25--75hz范围长期运行.6极的为30--85hz范围长期运行.8极的为35--100hz范围长期运行.如何区分变频和工频电机：看电机的铭牌，普通工频电机只会标出额定速度,如：2980rpm.和额定频率如50HZ,或60HZ. 而变频电机会标出频率范围，比如5－200HZ等，和电机基频频率，如: 50HZ,或33.3HZ ,或20HZ 。

.变频电机的冷却风扇是和电机轴分开的，风扇是独立供电的，所以查看外部接线盒就可看到，它比普通电机多一个冷却风扇接线盒。

整个电机的长度也比普通电机长。

普通电机的风叶与电机转子同轴，随着电机速度的下降和冷却风量随着下降，所以低速时要外加风扇强制散热。

软起动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。

它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。

运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。

软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。

变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。

变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。

2.什么是电动机的软起动？有哪几种起动方式？运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。

软起动一般有下面几种起动方式。

（1）斜坡升压软起动。

这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。

其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。

（2）斜坡恒流软起动。

这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定（t1至t2阶段），直至起动完毕。

起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。

电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。

该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。

（3）阶跃起动。

开机，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃起动。

通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。

（4）脉冲冲击起动。

在起动开始阶段，让晶闸管在级短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。

该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。

3.软起动与传统减压起动方式的不同之处在哪里？笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压起动、电抗器起动等。

这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。

软起动与传统减压起动方式的不同之处是：（1）无冲击电流。

软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。

（2）恒流起动。

软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。

（3）根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流。

4.什么是电动机的软停车？电机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。

但有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。

例如：高层建筑、大楼的水泵系统，如果瞬间停机，会产生巨大的“水锤”效应，使管道，甚至水泵遭到损坏。

为减少和防止“水锤”效应，需要电机逐渐停机，即软停车，采用软起动器能满足这一要求。

在泵站中，应用软停车技术可避免泵站的“拍门”损坏，减少维修费用和维修工作量。

软起动器中的软停车功能是，晶闸管在得到停机指令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭的过程。

停车的时间根据实际需要可在0 ~ 120s调整。

5.软起动器是如何实现轻载节能的？笼型异步电机是感性负载，在运行中，定子线圈绕组中的电流滞后于电压。

如电机工作电压不变，处于轻载时，功率因数低，处于重载时，功率因数高。

软起动器能实现在轻载时，通过降低电机端电压，提高功率因数，减少电机的铜耗、铁耗，达到轻载节能的目的；负载重时，则提高电机端电压，确保电机正常运行。

6.软起动器具有哪些保护功能？（1）过载保护功能：软起动器引进了电流控制环，因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。

通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号。

（2）缺相保护功能：工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。

（3）过热保护功能：通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。

（4 ）其它功能：通过电子电路的组合，还可在系统中实现其它种种联锁保护。

7.什么是软起动MCC控制柜？MCC（Motor Control Center）控制柜，即电动机控制中心。

软起动MCC控制柜由以下几部分组成：（1）输入端的断路器，（2）软起动器（包括电子控制电路与三相晶闸管），（3）软起动器的旁路接触器，（4）二次侧控制电路（完成手动起动、遥控起动、软起动及直接起动等功能的选择与运行），有电压、电流显示和故障、运行、工作状态等指示灯显示。

8.有的软起动器为什么装有旁路接触器？大多数软起动器在晶闸管两侧有旁路接触器触头，其优点是：（1）控制柜具有了两种起动方式（直接起动、软起动）。

（2）软起动结束，旁路接触器闭合，使软起动器退出运行，直至停车时，再次投入，这样即延长了软起动器的寿命，又使电网避免了谐波污染，还可减少软起动器中的晶闸管发热损耗。

9.软起动MCC控制柜有哪些扩展功能？将软起动MCC控制柜进一步加以组合，可以实现多种复合功能。

例如：将两台控制柜加上控制逻辑，可以组成“一用一备方案”，用于大楼的消防系统与喷淋泵、生活泵等系统。

如果配上PC（可编程序控制器），则可以实现消防泵定时（如半个月）自动检测，定时自动关闭；加上相应的控制逻辑，则可以对消防泵及各个系统运转是否正常实施平时检测时，定时低速低水压（不出水）运行；在灭火时，则实施全速满载运行。

将若干台电机加上控制逻辑组合，可以组成生活泵系统或其它专用系统，按需要量逐次打开各台电机，也可逐次减少电机，实现最佳效率运行。