變頻器的原理與選用

時間:2021-09-25 16:48 來源:未知

一、變頻器的原理

變頻器按能量變換的情況，可以分為交—交變頻器與交—直—交變頻器兩種，前者是將工頻電源轉變成所需頻率的交流電源，故稱直接變頻，後者是把直流電能（一般經交流電源整流而得）轉變為所需頻率的交流電源，故稱為逆變器。

1.交—交變頻器

簡單的交—交變頻器，可用兩組反並聯的變流器組成，如下圖：如果讓正組變流器和反組變流器輪流地導通，則負載上就獲得交變的輸出電壓u0，u0的幅值可以通過改變變流器的控製角α加以調節，u0的頻率則有正、反兩組變流器輪流導通的切換頻率所決定。

交—直—交變頻器是由整流器與逆變器組成，如下圖：如果讓兩對晶閘管T1、T4與T2、T3輪流切換導通，則負載上就得到交流輸出電壓u0，u0的幅值可以用改變直流電壓ud來調節,u0的頻率則取決於兩對晶閘管的切換頻率。

1.負載電流

電動機采用變頻器運轉同采用工頻電源運轉相比，由於變頻器輸出電壓、電流中所含諧波的影響，電動機的效率、功率因數將降低，電流將增加（同一負載約增10%）。電動機負載非常輕時，即使電動機電流在變頻器額定電流以內，也不能使用比電動機容量小很多的變頻器，這是因為電動機的電抗隨電動機的容量不同，即使電動機負載相同，電動機容量越大，其脈動電流值也就越大，因而有可能超過變頻器的過流耐量。

2.低速運轉時的轉矩特性

標準電動機采用變頻器低速運轉時，對於U/f一定的轉距控製，各頻率下運轉電流大體同電動機額定頻率下的運轉電流一樣，因此主要應控製電動機的銅損造成的溫升。在這種低速情況下，即使電動機的銅損大體與額定轉速時相同，但由於轉速變低，電動機冷卻效果變差，電動機定子繞組溫升就變大，所以必須與此溫升相應地減小運轉轉矩，降低銅損使用。

3.短時最大轉距

標準電動機在額定電壓、額定頻率下，通常具有輸出200%左右最大轉距的能力，如果用變頻器運轉標準電動機，其轉距特性有如下限製：

1）為了保護主電路電力電子元件等，變頻器設有限流功能和過流時中斷晶體管工作等功能，以防止超過耐量的電流流過，此過電流耐量通常為變頻器額定電流的150%左右。

2）在數赫的低頻區運轉時，電動機電阻在阻抗中占的比例增大，轉矩特性大幅度降低。

由以上兩個限製，電動機與變頻器組合時最大轉矩值的情況，在低頻區最大轉矩值變小。在負載變動大或需要啟動轉矩大的情況下，要注意容量的選擇，可使用上一級的電動機與變頻器。

4.容許最高頻率範圍

通用變頻器中，有的可以輸出工頻以上的頻率，但電動機是以工頻下運轉為前提製造的，因此在工頻以上頻率使用時，必須確認電動機允許最高頻率範圍，通常電動機允許最高頻率範圍受以下因素限製：

1）軸承的極限轉速；

2）風扇、端子等的強度；

3）轉子的危險速度；

4）其他特殊零件的強度。

5.噪聲

電動機用變頻器運轉時，與工頻電源相比噪聲有些增大，特別是電動機在額定轉速以上運轉，通風噪聲非常大，采用時必須充分考慮。另外，低速運轉同工頻運轉相比，也有刺耳的金屬聲（磁噪聲）發生，可以使用電抗器，以降低磁噪聲。

6.振動

電動機用變頻器運轉時，就電動機本身來說，冋工頻電源相比，振動並沒有大幅度增加。但是把電動機安裝在機械上，由於機械係統的固有頻率發生諧振，以及與所傳動機械的旋轉體不平衡量大時，往往發生異常振動，為此需要考慮修正平衡，采用輪箍式聯軸節或防震橡膠等措施。

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