变频软起原理培训
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2. 电磁转距和转子旋转方向 电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个电磁转距 T ，电磁 转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁 场的旋转方向转动起来。
1 0
定子滑差
Rotor
Stator
1 1
电机转矩 250%
200%
150%
100 % 50%
异步电机的机械特性
转矩、电流与速度的关系
T N95n P 5 N N 0951 7 5.5 4 0 440 .7 9N .m
1 5
2.最大转矩 Tmax
n0 n
电机带动最大负载的能力。
Sm
TK R22
sR2 (sX20)2
U12
令：
s
dT 0 dS
sm
求得
R2
O
Tmax
X20 将sm代入转矩公式，可得
T
临界转差率
来自百度文库Tmax
K
U12 2 X 20
定子电压和转子电子恒定的情况下
1 3
三个重要转矩
n n0
1.额定转矩TN
电动机在额定负载时的转矩。
O
T P 9550P
2πn
n
Tn
(N • m)
T
60
1 4
额定转矩 TN 955n0PNN((转 千/分 瓦 ))
如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额 定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转 矩为
弱磁调速区
为使磁通不变，Eg/ f 必须保持不变
若忽略定子压降，可近似认为U/f不变。但在电压较低 输出电压 （低频）时，应给予一定量的电压补偿。
100%
电压提升量
50Hz
输出频率
2
4
变频器的一般结构和工作原理
一般通用变频器为交－直－交结构
2 5
整流器及滤波器
2 6
直流逆变成交流的方法
正弦波脉宽调制技术（SPWM)
过载系数(能力) T max
TN
一般三相异步电动机的过载系数为
1.8~2.2
工作时必须使T2 <Tmax ，否则电机将出现停 转(闷车)现象。
1 8
3. 起动转矩 Tst
Tst体现了电动机带载起动的能力。
T
K
R22
sR2U12 (sX20)2
起动时n= 0 时，s =1
n0 n
Tst
K
R2U12 R22 X202
V ×
W
W
W
t
0
× W
•V
U
•
V N
t1 W •U
N
×V
t 2 W ×U
结论：电流变化一周，磁场旋转3600。
×
t3 W
U
N•
W
•V
U
8
两对极定子旋转磁场
Stator
9
异步电动机的工作原理--- 异步电动机的转动原理
1. 转子电动势和转子电流 定子绕组通入电流后，产生旋转磁场 ，与转子绕组间产生相 对运动 ，由于转子电路是闭合的，产生转子感应电流。根据 左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。
异步电机的调速方法及其效果 变频器的一般结构和工作原理 矢量控制的原理 直接转矩控制的原理 软起动器的原理简述
4
U
异步电机的结构和原理
V’
W’ 定子
转子 W
V U’
5
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转磁场
定子绕组 （三相）
定子
转子：在旋转磁场作用下，产 生感应电动势或电流。
U
V’
W’
Torque Vs Speed
Pull out Torque
电机电流 600% 500%
400% 300%
No-Load Slip
200% 100%
Current Vs Speed
Starting Current
No Load Current
20%
40% 60% 电机速度
80%
100%
额定转速
20%
变频器原理概述
1
调速的需求
工艺需要变速 风机水泵（节能） 机床加工…..
高精度、高动态响应的需要 造纸、轧钢….
传统的调速方法
机械变速 直流电机
2
电机的分类
发电机
电机
控制电机
伺服电机 步进电机
直流伺服 交流伺服
电动机
直流电机
动力电机
交流电机
同步电机 异步电机
单相 三相
3
变频器原理概述
异步电机的结构和原理 异步电机的机械特性
40% 60% 80% 100% 电机速度
1 2
异步电机的机械特性
异步电机转矩公式：T＝2Tm/(S/Sm+Sm/S)
S=(n0-n)/n0
n0=60f/P
TK R22
sR2 (sX20)2
U12
式中 K是常数; U1是电源电压;s是电动机的转差率；R2 是转子每相绕组的电阻;X20是转子静止时每相绕组的感 抗。
2 1
转子串电阻调速
sm
R2 X 20
Tm
K
U12 2 X 20
Tst
K
R2U12 R22 X202
特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。
2 2
变频调速
频率 下降
特点：特性平移，不变软；最大转矩随频率降低略 有降低；
2 3
变频调速需要注意的问题
必须保持磁通恒定 每相电动势 Eg=4.44f N K Φ
(1)T stU 1 2,U 1 T st O
Tst T2 T
(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线
式 电机改变转子附加电阻 R´2 , 可使Tst=Tmax
1 9
4. 电动机的运行分析
n
n0
n
常用特 性段
T2 >T
T2
n s T
达到新的平衡 T =T2
O
T
T2 T´2
此过程中， n 、sE2 , I2 I1 电源提供的功率自动增加。
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调
整，这种能力称为自适应负载能力。
2 0
异步电动机的调速方法及其效果
调压调速
sm
R2 X 20
U
Tm
K
U12 2 X 20
Tst
K
R2U12 R22 X202
•特点：实现简单；转矩随电压 下降呈二次方下降；特性变软；
线绕式 鼠笼式
W
转子
V U’
鼠笼转子
机座
6
异步电动机的原理-----旋转磁场的产生 异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
V’
n U
1
W’
W
V
U’
()电流入
7
定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场
对应电流各时刻的合成磁场方向:
t0
t1
t2
t3
n1
n1
n1
n1
V ×
U
N•
V ×U
×
V •U •
1 6
转子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax ，否则将
造成堵转(停车)。
Tmax
K
U12 2 X 20
(1 )T ma x U 1 2,U 1T ma x
当 U1 一定时，Tmax为定值
(2) sm与 R2 有关， R2 sm n 。绕线式电
机改变转子附加电阻R´2 可实现调速。
1 7
2 7
2 8
SPWM的产生办法
• 规则采样法 参考波与三角波比较决定开关时刻。
• 指定谐波消去法 将PWM波形傅立叶展开，指定谐波消去的次数
，通过求解相应方程，得出开关时刻。 • 电流滞环比较法
1 0
定子滑差
Rotor
Stator
1 1
电机转矩 250%
200%
150%
100 % 50%
异步电机的机械特性
转矩、电流与速度的关系
T N95n P 5 N N 0951 7 5.5 4 0 440 .7 9N .m
1 5
2.最大转矩 Tmax
n0 n
电机带动最大负载的能力。
Sm
TK R22
sR2 (sX20)2
U12
令：
s
dT 0 dS
sm
求得
R2
O
Tmax
X20 将sm代入转矩公式，可得
T
临界转差率
来自百度文库Tmax
K
U12 2 X 20
定子电压和转子电子恒定的情况下
1 3
三个重要转矩
n n0
1.额定转矩TN
电动机在额定负载时的转矩。
O
T P 9550P
2πn
n
Tn
(N • m)
T
60
1 4
额定转矩 TN 955n0PNN((转 千/分 瓦 ))
如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额 定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转 矩为
弱磁调速区
为使磁通不变，Eg/ f 必须保持不变
若忽略定子压降，可近似认为U/f不变。但在电压较低 输出电压 （低频）时，应给予一定量的电压补偿。
100%
电压提升量
50Hz
输出频率
2
4
变频器的一般结构和工作原理
一般通用变频器为交－直－交结构
2 5
整流器及滤波器
2 6
直流逆变成交流的方法
正弦波脉宽调制技术（SPWM)
过载系数(能力) T max
TN
一般三相异步电动机的过载系数为
1.8~2.2
工作时必须使T2 <Tmax ，否则电机将出现停 转(闷车)现象。
1 8
3. 起动转矩 Tst
Tst体现了电动机带载起动的能力。
T
K
R22
sR2U12 (sX20)2
起动时n= 0 时，s =1
n0 n
Tst
K
R2U12 R22 X202
V ×
W
W
W
t
0
× W
•V
U
•
V N
t1 W •U
N
×V
t 2 W ×U
结论：电流变化一周，磁场旋转3600。
×
t3 W
U
N•
W
•V
U
8
两对极定子旋转磁场
Stator
9
异步电动机的工作原理--- 异步电动机的转动原理
1. 转子电动势和转子电流 定子绕组通入电流后，产生旋转磁场 ，与转子绕组间产生相 对运动 ，由于转子电路是闭合的，产生转子感应电流。根据 左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。
异步电机的调速方法及其效果 变频器的一般结构和工作原理 矢量控制的原理 直接转矩控制的原理 软起动器的原理简述
4
U
异步电机的结构和原理
V’
W’ 定子
转子 W
V U’
5
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转磁场
定子绕组 （三相）
定子
转子：在旋转磁场作用下，产 生感应电动势或电流。
U
V’
W’
Torque Vs Speed
Pull out Torque
电机电流 600% 500%
400% 300%
No-Load Slip
200% 100%
Current Vs Speed
Starting Current
No Load Current
20%
40% 60% 电机速度
80%
100%
额定转速
20%
变频器原理概述
1
调速的需求
工艺需要变速 风机水泵（节能） 机床加工…..
高精度、高动态响应的需要 造纸、轧钢….
传统的调速方法
机械变速 直流电机
2
电机的分类
发电机
电机
控制电机
伺服电机 步进电机
直流伺服 交流伺服
电动机
直流电机
动力电机
交流电机
同步电机 异步电机
单相 三相
3
变频器原理概述
异步电机的结构和原理 异步电机的机械特性
40% 60% 80% 100% 电机速度
1 2
异步电机的机械特性
异步电机转矩公式：T＝2Tm/(S/Sm+Sm/S)
S=(n0-n)/n0
n0=60f/P
TK R22
sR2 (sX20)2
U12
式中 K是常数; U1是电源电压;s是电动机的转差率；R2 是转子每相绕组的电阻;X20是转子静止时每相绕组的感 抗。
2 1
转子串电阻调速
sm
R2 X 20
Tm
K
U12 2 X 20
Tst
K
R2U12 R22 X202
特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。
2 2
变频调速
频率 下降
特点：特性平移，不变软；最大转矩随频率降低略 有降低；
2 3
变频调速需要注意的问题
必须保持磁通恒定 每相电动势 Eg=4.44f N K Φ
(1)T stU 1 2,U 1 T st O
Tst T2 T
(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线
式 电机改变转子附加电阻 R´2 , 可使Tst=Tmax
1 9
4. 电动机的运行分析
n
n0
n
常用特 性段
T2 >T
T2
n s T
达到新的平衡 T =T2
O
T
T2 T´2
此过程中， n 、sE2 , I2 I1 电源提供的功率自动增加。
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调
整，这种能力称为自适应负载能力。
2 0
异步电动机的调速方法及其效果
调压调速
sm
R2 X 20
U
Tm
K
U12 2 X 20
Tst
K
R2U12 R22 X202
•特点：实现简单；转矩随电压 下降呈二次方下降；特性变软；
线绕式 鼠笼式
W
转子
V U’
鼠笼转子
机座
6
异步电动机的原理-----旋转磁场的产生 异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
V’
n U
1
W’
W
V
U’
()电流入
7
定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场
对应电流各时刻的合成磁场方向:
t0
t1
t2
t3
n1
n1
n1
n1
V ×
U
N•
V ×U
×
V •U •
1 6
转子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax ，否则将
造成堵转(停车)。
Tmax
K
U12 2 X 20
(1 )T ma x U 1 2,U 1T ma x
当 U1 一定时，Tmax为定值
(2) sm与 R2 有关， R2 sm n 。绕线式电
机改变转子附加电阻R´2 可实现调速。
1 7
2 7
2 8
SPWM的产生办法
• 规则采样法 参考波与三角波比较决定开关时刻。
• 指定谐波消去法 将PWM波形傅立叶展开，指定谐波消去的次数
，通过求解相应方程，得出开关时刻。 • 电流滞环比较法