变频电机的工作原理是什么?

作者&投稿:枝娜 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
变频器的工作原理是什么?它是怎么控制电机运行的?~

变频器的原理我不知道 目前中国没人知道 因为中国至今还造你出来 变频器主要是靠改变交流点的频率来改变电动机的转速 一般与plc结合实现自动化控制 一般可以设置为3段速控制 7段速控制 我用的是三菱变频器 最多可以实现15段速控制 他有三个触点分别表示低速 中速和高速 通过这三个触点的配合来实现多段速控制 比如同时接通低速和中速可以得到第四段速 一般通过一个交流接触器接入三相电 再由三个触点引出接三相异步电动机 还可以调节电动机的加速减速时间 等等 还可以通过设置用外接的电位器来实现对电动机转速的无级调节 具体参数有上千条 请参照自带的说明书 如果可以的话请给我最佳答案 我有用

采用变频器对三相异步电动机实行变频变压调速,在额定频率以下可得恒转矩特性;在额定频率以上可得恒功率特性。但是,无论何种形式的变频器,其输出电压和电流中,均含有高次谐波,与通常电网供电的正弦波有着较大的差别。而且,由于调速过程中供电频率需在一个较大的范围内变化,因而电动机的运行特性会有相应的改变。

1 变频调速异步电动机转矩转速特性�

  根据电机原理和三相异步电动机的T型等值电路,异步电动机的转矩M与转差率S的关系为:



式中 m1——相数;
  �P1——极对数;
  �Em——感应电势,Em=4.44f1Kdp1W1∮;
  �f1——电源频率;
  �r2′、L2′——T型等值电路中算到定子边的转子电阻和电感;
  �f1′——T型等值电路中的频率;
  �Kdp1——定子绕组的绕组系数;
  �W1——定子绕组的每极匝数;
 ��∮——磁通量。
  最大转矩Mm与产生最大转矩时的转差率(即临时转差)Sm分别为:



由此可见,变频调速异步电动机的转矩特性,应是Em/f1与转子电流频率Sf1的函数,只要保持Em/f1不变,即保持气隙磁通不变,转矩就成为转差频率(即转子电流频率)Sm的函数。而最大转矩则直接与Em/f1相关。如能保持Em/f1为常数,那么最大转矩就可保持恒定。而且,由于临界转差率Sm是电源频率的函数,因此,当电源频率改变时,Sm也随之改变。这样,就为异步电动机的起动创造了良好的条件。如果能保持Em/f1不变,并选择适当的起动频率,使Sm接近于1,电机就有可能在较低的起动频率和相应电压下以最大转速起动,不会像恒频恒压供电时那样由于全压起动,而给电网带来数倍于电机额定电流的启动电流的冲击。
在变频器中,若用U1/f1代替Em/f1进行恒转矩控制,当电压U1随f1成比例地减小时,由于定子阻抗压降的存在,将使Em/f1磁通减小,转矩降低。为了补偿这一变化,一般变频器都采用了在低速范围内适当提高U1/f1的控制方式。但是,必须注意,U1/f1值太大会造成轻载时的过激励,使电路饱和,励磁电流增加。�
  以上用恒定磁通实现恒转矩调速的分析,仅限于额定功率以下的情况。当速度调节达到额定转速时,电压已经达到额定值,不能再随着频率的升高而增加。因此,在变频调速系统中,当频率从额定值往上调时,电压需保持稳定。故磁通及转矩将随着频率的升高而减小,即对电机进行“弱磁控制”,传动系统将处于恒功率状态下运行。

2 变频调速对电机的影响�

  目前,普通异步电动机都是按恒压设计的,它不完全适应变频调速的要求,具体反映在以下方面。
2.1 电动机的效率和升温问题�
  不论何种型式的变频器,在工作中均会产生不同程度的谐波电压和谐波电流,使异步电动机在非正弦电流下运动。以目前比较普遍使用的正弦波PWM变频器为例,其低次谐波基本上为零,剩下的是比载波频率(晶体管开关频率)高1倍左右的高次谐波分量2μ+1(μ为调制比)。
高次谐波会引起定子铜耗、转子铝耗、铁耗及附加损耗的增加,其中最为显著的是转子损耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因而高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后便产生很大的转子损耗。�
除此以外,还必须考虑到因集肤效应所产生的附加铜耗。若是异步电动机为改善起动性能而采用了深槽、刀形槽或瓶形槽等转子槽形时,转子铝耗的增加将更大。这些损耗都会使电机额外发热,效率降低,输出下降,如将普通异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其升温一般约增加10%~12%。
2.2 电动机绝缘结构承受冲击电压的能力�
  目前中小容量变频器绝大多数采用PWM控制方式。其载波频率约为几kHz到十几kHz,这就使电动机线圈需要承受很高的电压上升率,即dU/dt值很高,相当于电动机线圈上反复施加电压陡度极大的冲击电压,使电机匝间绝缘承受考验。
 �另外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上,会对电机的对地绝缘形成威胁,在高电压的反复冲击下加速老化。
2.3 谐波电磁噪声与震动�
  当采用变频器供电时,普通异步电动机上由电磁机械和通风等原因所引起的震动和噪音将变得更加复杂。变频器电源中含有的各次谐波与电机电磁部分的固有谐波相互干扰,形成各种电磁激震力,当电磁力波的频率和结构件的固有震动频率一致或接近时,将产生共振现象,加大噪声。由于电机工作的频率范围宽,转速变化的范围大,各种电磁力波的频率很难避开电机各种结构件的固有频率。普通异步电动机用变频器供电时的噪声,比用电网供电时一般约增加1015dB左右。
2.4 电动机对频繁起制动的适应能力�
  采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式起动,并可以利用变频器所提供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁起制动创造了良好的条件。例如:应用在钢厂辊道上及转炉倾动上的变频电动机,起制动或正反转的次数可达到数百上千次,因而,电动机的结构系统和电磁系统处于循环交变的作用下,给电动机的机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
2.5 低速时的冷却问题
  在电源频率较大时,因普通异步电动机的阻抗不尽理想,使电源中高次谐波所引起的损耗较大;其次,自带风扇的普通异步电动机在转速降低时,冷却风量将与转速的3次方成比例减少,这必将使电动机的低速温升急剧增加,而难以实现恒转矩输出。

3 变频调速三相异步电动机的改进�

  通过上面的分析可以看出,普通异步电动机不适宜运行在变频调速系统下。为此,需研究和设计新的供变频调速专用的异步电动机系列。
3.1 电磁特性的改进�
  对于恒频恒电压供电的普通异步电动机,在电磁设计中,主要考虑的性能参数是过载能力、起动特性、效率和功率因数。在变频调速的异步电动机中,由于临界转差与电源频率成反比,因此只要选择转子参数r′2、L′2,就可降低频率,在临界转差接近于1时直接起动,从而提高电动机对非正弦电源波形的适应能力。为此,可以考虑:
(1)降低定子电阻,提高转子电阻。降低定子电阻既可以减少基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增加,又可减小低速时的定子电阻压降,使最大转矩有所上升。此外,变频电机采用较大的转子电阻不但可以减少由基波和高次谐波所产生的转子铝耗,还可以依靠L2/r2的加大,在一定程度上抑制低速时的转矩脉动。
(2)目前一般市售通用变频器,以电压型居多,为抑制电流中的高次谐波,需要适当增加电机的电感量。但由于电机转子槽有漏抗较大的槽形,集肤效应也大,故高次谐波铜耗也增大。而且,从式(2)可知,具有较大转子电感的电动机,在恒功率调速区域,最大转矩将随电源频率的增加而降低,有可能使电机难以维持恒功率运行。因此,电机漏电感的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
(3)变频调速异步电动机的主磁路设计一般均不十分饱和。这一方面是考虑到电源中的高次谐波会加深磁路饱和;另一方面也考虑到低频时为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。
3.2 结构改进
由于电源的非正弦波特性对变频电动机的绝缘结构、震动、噪音、冷却方式等多有影响,因此,在结构设计中必须考虑:
(1)在把电动机耐热等级提高的基础上,还必须对地绝缘强度和导线匝间绝缘的耐冲击电压能力有充分的考虑。
(2)在震动和噪声的问题上,除了选择合适的定、转子槽配合之外,对定转子部件的加工和装配精度也应有较高的要求,以提高气隙均匀度、转子的动平衡精度和电磁对称性,对结构件要充分考虑刚性问题。
3.3 改进效果
  在1997~1998年间,济南钢铁集团总公司(简称济钢)对部分电动机调速系统进行了改造,最初是使用“变频器+普通异步电动机”进行调速。但在电动机频繁正反转、起制动的场合,存在着如上所述的弊端,因此造成了电机绝缘降低、老化,以致于烧损。1999年之后,济钢在炼钢氧枪升降、转炉倾动、方坯连铸以及风机水泵上使用了“变频器+变频电动机”的调速新工艺。使用后不仅大大降低了电机烧损率,同时也保证了生产的顺利进行。

三相交流异步电动机工作原理:三相对称绕组,通入三相对称交流电,将在空间产生旋转磁场,此磁场切割转子导体,将在转子中产生感应电动势及感应电流,并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转。
中国的工业用电(民用也是50Hz)频率是50Hz,产生的旋转磁场也是50Hz,相
当于50/秒=3000/分,这就决定了电机的转速是1500(4极)
附:电动机转速的计算公式是n=60f/t
注:n表示电机转速,f表示电源频率,我国为50赫兹,t表示电机磁极对数。

变频电机的工作原理与三相交流异步电动机工作原理一样,变频电机是通过改变
输入三相交流电的频率改变电机的转速,一句话,变频是用来调速的。
普通的三相交流异步电动机也可以作变频电机使用,没有本质区别,只是变
频电机在频率的影响上作了优化,变频电机的工作频率一般5Hz~100Hz.

变频就是改变频率,变频的设备叫变频器,西门子叫矢量控制器。
最初的变频器只简单改变变频,现在的变频器可对电压,电流,频率重新调制
就是矢量控制。

变频器的工作原理:
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

变频电机的工作原理:三相对称绕组,通入三相对称交流电,将在空间产生旋转磁场,此磁场切割转子导体,将在转子中产生感应电动势及感应电流,并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转。变频电机是通过改变输入三相交流电的频率改变电机的转速,变频是用来调速的。

变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式,使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性,目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。

变频电机就是一种同步电机,转速与电源频率有关。另外配用一个变频器,将50Hz的工频交流电,变成输出频率可变的交流电。



  变频电机的工作原理:三相对称绕组,通入三相对称交流电,将在空间产生旋转磁场,此磁场切割转子导体,将在转子中产生感应电动势及感应电流,并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转。变频电机是通过改变输入三相交流电的频率改变电机的转速,变频是用来调速的。
  变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式,使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性,目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。

电机是通过变频器改变输入三相交流电的频率改变电机的转速,变频电机的工作频率一般5Hz~100Hz可调,,由变频是改变速度。
普通的三相交流异步电动机也可以作变频电机使用,没有本质区别,只是变 频电机在频率的影响上作了优化,.变频就是改变频率,变频的设备叫变频器,
最初的变频器只简单改变变频,现在的变频器可对电压,电流,频率重新调制就是矢量控制。

变频电机的工作原理基本是将工频50HZ的交流电通过整流和逆变转换为直流电,然后再通过逆变转换为所需频率的交流电。
变频电机采用变频器供电,实际上是把工频电源通过整流和逆变转换为直流,再通过逆变转换为所要求频率的电源。


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