变频器教案1

变频器教案

式中：n---转子的转速

n1---旋转磁场的转速

②转差率s

s=(n1-n)/n1

起动瞬间，n =0，s =1；额定转速运行时，s很小，约为0.02～

0.06；空载运行时，n略小于n1，s≈0。

（3）转子转速n

n=(1-s)60ƒ1/p

总结影响转子转速n的因素及三相异步电动机的调速方式。

二．三相异步电动机的电磁特性

1.感应电动势E1

E1=4.44K1N1ƒ1Φm=U1+△U

式中:E1——定子绕组的感应电动势有效值

K1——定子绕组的绕组系数，K1<1

N1——定子每相绕组的匝数

ƒ1——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率

Φm——主磁通

可见：E1∝ƒ1Φm

将△U忽略，则E1≈U1∝ƒ1Φm

2.U1/ƒ1=常数

异步电动机工作时一般要求其转矩恒定，因此要在额定电压、

额定频率以及额定磁通下进行设计。其主磁通Φm选在铁芯磁化曲

线的接近饱和处，其值基本不变。如ƒ1下降，U1不变，则Φm上

升进入磁化曲线的饱和区，引起工作电流大幅度增加，使电动机过

热损坏。如ƒ1上升，U1不变，则Φm下降，将使工作电流下降。

由于电流的下降，电动机的输出转矩不足。为了保持电动机的Φm

不变，必须使U1与ƒ1的比值保持恒定，即U1/ƒ1 =常数

转矩补偿：变频器在ƒ1很低时，U1也很低。此时定子绕组上的

通过图表进行分析

电压降△U在电压U1中所占的比例增加，将使定子电流减小，从

而使Φm减小，这将引起低速时的输出转矩减小。可用提高U1来

补偿△U的影响，使E1/ƒ1不变，即Φm不变，这种控制方法称为

电压补偿，也称为转矩补偿。

三、三相异步电动机的机械特性

电动机的电磁转矩T与转子转速n之间的关系，称为电动机的

机械特性，即n=ƒ（T）如图所示。

通过图表进行分析并

讲解

下面讨论曲线上几个特殊的转矩：T st、T N、T M

四、三相异步电动机的调速方法

1．变极调速：属有级调速，调速级数很少。只适用于特制的

笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。

2．变转差率调速：变转差率调速一般适用于线绕型异步电动

机或滑差电动机。具体的实现方法有转子串电阻的串级调速、调压

调速、电磁转差离合器调速等等。但随着s的增大，电动机的机械

特性会变软，效率降低。

3．变频调速：变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调

速前后的不改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。其机械

特性如图1-3所示。

图中的机械特性可分成两种情况

⑴基频以下的恒磁通（转矩）变频调速

基频：指电动机的额定频率。在基频以下调速时，采用U/ƒ控

制方式以保持主磁通Φm的恒定。且此过程中，T M恒定，电动机带

动负载的能力不变，转速差△n基本不变，所以调速后的机械特性

平行地移动，电动机的输出转矩不变，属于恒转矩调速。

当ƒ1较低时，电动机的带动负载能力会变小，可采用电压（转

矩）补偿方法来提高电动机带动负载的能力，其机械特性曲线如下

图虚线所示。

⑵基频以上的弱磁（恒功率）变频调速

由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值向上升

高时，定子电压不可能随之升高，只能保持在额定值不变。这样必

然会使Φm随着ƒ1的升高而下降，类似于直流电动机的弱磁调速。

由于T M∝（U1/ƒ1）2，保持U1恒定时，T M随着ƒ1的升高而下降，

因此电动机的带负载能力减小；随着ƒ1的升高，Φm下降，电磁转

矩T下降，而转速上升，属于近似恒功率调速。

运用归纳法进行讲解