异步电动机变频调速系统的探讨与分析

异步电动机变频调速系统的探讨与分析

作者：肖萍

来源：《数字化用户》2013年第15期

【摘要】随着现代电力电子技术的不断发展，变频调速系统具有调速范围宽，精度高等优点而被广泛的应用于各行各业。但在其变频调速的过程中也会出现实际运行中所不允许的现象出现，如何更好的避免出现这种状态，本文并通过具体适用的过程对其中的问题进行探讨。

【关键词】变频转速问题

变频调速的引入：由电机学理论可知，异步电动机的转速公式为：式中ƒ1异步电动机的供电频率，p为极对数，S为转差率。根据上式我们可以得知异步电动机的调速原理可分为变频，变极，变转差率。由于变极调速只是有级的调速。转差率的调速是损耗功率，因此在这三种调速，变频调速适用效率高。这就是变频调速的提出。那么在变频调速的过程中我们又会碰到一些什么问题呢？

在一些电动机铭牌上我们都可以看到各项额定值如：供电电源频率、额定工作电压，额定工作电流、额定输出功率、额定输出转速以及满载时的功率因数等一些重要参数。这些参数都是被作为电动机正常运行时的重要依据。如只改变变频调速状态时，电动机铭牌上参数就会发生变化。电动机也就不能正常运行。为什么会这样啊？下面就来分析一下吧：

首先分析工作频率向下调的情况，若ƒ1↓，由式则可知道Фm↑，这样就会引起主磁路上磁通饱和，励磁电流则急剧升高，使得定子铁心损耗急剧加大。这样就会使电动机动的输出功率下降，这样调频后输出功率也就不是额定功率值了，按照铭牌值所选择的机械负载也就达不到其应用的要求了。这是问题之一。

第二分析工作频率向上调的情况，若ƒ1↑，则Фm↓，则TE下降，这样电动机的负载能力也降低，对一定的负载会因拖不动而堵转。而电动机一些铭牌值也发生了变化。这又是问题之二。这两种情况在实际运行中是都所不允许的。

由此可知，如只改变频率也不能正常调速，而在许多情况下，在调节定子频率的同时也调节定子电压，通过改变电压和频率配合，而实现不同类型的调频调速。

上面对变频调速原理所出现的问题过程状态进行了分析研究。而在具体的应用上变频调速也会碰到一些实际的情况。

具资料了解到有一类型的风机基本参数点为：转速为1170r/min，升压为39.2KPa，流量为99.5m3/min，厂家给本风机配套电动机功率为4极90KW，传动方式为皮带传动。实际使用中，用户需要对风机流量进行调节控制，就采用了变频调速控制，把转速变化范围规定在800—1170 r/min之间，传动方式相应的改为直联传动方式。用户按样本自配的电动机功率仍然

为4极90KW。这就是最初现场的情况，运行后，用户就反应给厂家有超电流现象。如有一电动机与一款风机配合在现场使用过程中发生了“超电流”现象。电动机在额定工作点下的工作电流如超过额定电流很多，这样导致风机无法正常使用。

这种现象就我们在应用变频器时经常也出现的一个现象。转速达到了，但是额定电流超过了。

这种问题的出现有若干种可能出现，我们用电流检测问题，电机负载问题，电机“模型”建立问题等等一个一个的判断和排队。对于上述出现的超电流问题可能就是出在把转速调到低于额定值时，电动机就不是在额定时状态下工作，这样输出的额定功率也就不是额定值90KW 了，风机所要求的轴上功率也就达不到了。我们对此款风机在性能点下的轴功率进行一下核算，得到轴功率为84KW。自配的电动机在额定工作点下的输出功率是90KW。而如果现场采用了变频调速把转速调低于额定值那么电动机动额定功率也不会90KW，如转速在1170r/min 值时，通过计算就可知这时电动机的转速为71KW，低于风机轴上的功率84KW。

解决此类出现超电流的现象根本的做法，就是重新选择一种同极数但额定功率大于90KW 的电动机。可以通过计算得知应选择4极132KW的电动机。

而在变频器具体的使用过程中我们又是如何预防这类事件的发生呢？关于这类事件我们就一套完整的方法，这就是我们前面说过的建模和电流检测的问题。

什么是建模？采变频器控制电机，一定要在变频器里对受控电机建模。也就是说，通过准确的输入电机名牌额定数据，然后做电机模刑的计算。在通电做冷态的电机识别。冷态识别，就是通电测取电机绕组的电阻值和电感值。是建模的基本参数。一般的进口变频器都具有这些功能。电机的参数计算和冷态识别，有专门的步骤叫《快速调试》。电机第一次接变频器以后，一定要进行《快速调试》。电机建模不好，控制起来自然就会出现偏差的。

关于电流检测最好就用一个比较专业的电量分析仪来校对，50HZ也好，60HZ也好，都能准确指示电机的实际电流，是你能心中有数，知道误差到底出现在什么地方。

具体举例，对于一轴流风机，一般给出了驱动他的电机的额定参数，比如说，额定转速；额定转矩；额定电压；额定电流；额定功率因数等等。将电动机工作在额定点，测量其额定指标，没有什么问题。然后，将轴流风机的扇页调整角度（改变它的倾斜角），在工作于额定点，这时其它的指标没有变化，但是额定电流变化了。负载变化了，电流也就变化了。

如今，变频调速作为调节和控制交流电动机转速的一种方法越来越多的受到人们的重视与关注。调速之调速人们往往只注意到电动机在变频调速时输出转速的变化，忽略了电动机在变频调速时使电动机在额定状态下的有一种改变，很容易忽略其额定功率的变化，也就考虑不到负载的变化是否配套。从而导致在实际工作中发生电动机“超电流”现象，轻则影响正常运行的

使用，严重的还会烧毁电动机造成安全事故，所以这一点必须引起足够的重视。我们要做好先前的预测工作，让变频调速达到其最理想的结果。

参考资料

[1]宋书中、常晓玲主编，《交流调速系统》机械工业出版社，2006.7

[2]许晓峰主编，《电机及拖动》高等教育出版社，2007.12

[3]李方园编著，《变频器应有与维护》中国电力出版社，2009.6