变频器原理及应用第7章习题解答

第7章 思考题答案

1. 异步电动机的变频调速的理论依据是什么？

答：三相交流电动机的同步转速（即定子旋转磁场转速）n 0可表示为

p

f n 1060= 如果将电源频率调节为f x ，则同步转速n 0x 也随之调节成

p

f n x x 600= 异步电动机变频后的转速n x 的表达式为

)1(60)1(0s p

f s n n x x x -=-= 这就是异步电动机变频调速的理论依据。

2. 简述异步电动机常用的起动和制动方法。

答：在生产中，除了小容量的三相异步电动机能直接起动外，一般要采取不同的方法起动，比如自耦变压器降压起动、串电阻或电抗器降压起动、Y-Δ降压起动等。在变频调速系统中，变频器用降低频率f 1从而也降低了U 1的方法来起动电动机。

三相异步电动机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动等。

3. 传统的异步电动机调速方法有哪些？

答：三相异步电动机的调速方式主要有三种，即变极调速、变转差率调速和变频率调速。

4. 实现异步电动机变频调速有哪些要求？

答：在额定频率以下，即f 1＜f N 调频时，同时下调加在定子绕组上的电压，即恒V ／f 控制。这时应当注意的是，电动机工作在额定频率时，其定子电压也应是额定电压，即：

f 1 = f N U 1=U N

若在额定频率以上调频时，U 1就不能跟着上调了，因为电动机定子绕组上的电压不允许超过额定电压，即必须保持U 1=U N 不变。

5. 异步电动机变频调速时，在额定频率以下调节频率，必须同时调节加在定子绕组上的电压，即恒V ／f 控制，为什么？

答：由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和，ΦM 增加将会使电动机的铁心出现深度

饱和，这将使励磁电流急剧升高，导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加，使电动机工作不正常。可见，在变频调速时单纯调节频率是行不通的。

为了达到下调频率时，磁通ΦM 不变，可以让

=1

1f E 常数 有U 1 ≈ E 1，上式可写为：

=1

1f U 常数 因此，在额定频率以下，即f 1＜f N 调频时，同时下调加在定子绕组上的电压，即恒V ／f 控制。

6. 电动机的调速范围是如何定义的？

答：电动机的调速范围 指电动机在额定负载时所能达到的最高转速n Lmax 与最低转速n Lmin 之比，即 Lmin

Lmax L n n =α 7. 常见的负载机械特性有几种类型？说明各种类型的特点。

答：（1）恒转矩负载是指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小无关的负载。恒转矩负载下变频器的选择：1）依据调速范围。2）依据负载转矩的变动范围。

3）考虑负载对机械特性的要求。

（2）恒功率负载。是指负载转矩T L 的大小与转速n 成反比，而其功率基本维持不变的负载。对恒功率负载，一般可选择通用型的，采用V /f 控制方式的变频器。但对于动态性能有较高要求的卷取机械，则必须采用具有矢量控制功能的变频器。

(3) 二次方律负载。是指转矩与速度的二次方成正比例变化的负载。二次方律负载变频器的选择：1) 风机和水泵一般不容易过载，所以，这类变频器的过载能力较低。为120％，1min (通用变频器为150％，1min)。因此在进行功能预置时必须注意。由于负载转矩与转速的平方成正比，当工作频率高于额定频率时，负载的转矩有可能大大超过变频器额定转矩，使电动机过载。所以，其最高工作频率不得超过额定频率。2) 配置了进行多台控制的切换功能。3) 配置了一些其他专用的控制功能，如“睡眠”与“唤醒”功能、PID 调节功能。

8. 为什么对风机、泵类负载进行变频调速节能效果最好？

答：风机、泵类负载属于二次方律负载机械在低速时由于流体的流速低，所以负载转矩很小，随着电动机转速的增加，流速增快，负载转矩和功率也越来越大，所以采用变频调速

节能效果最好。

9.起重机械属于恒转矩类负载，速度升高对转矩和功率有何影响？

答：恒功率负载的力F必须保持恒定，且线速度v保持恒定。所以，在不同的转速下，负载的功率基本恒定。而负载阻转矩的大小与转速成反比，当速度升高时转矩变大。