变频调速系统的负载类型有三种：恒转矩负载，恒功率负载，风机、泵类负载。它们的负载特性各不相同，对变频器的选择也有不同的要求，下面分述如下。

4.4.2.1 恒转矩负载变频器的选择

1.恒转矩负载特性

恒转矩负载的特点是负载转矩T_L与转速n无关，即当转速变化时，负载转矩T_L保持恒值。恒转矩负载特性有反抗性的，也有位能性的。

1）反抗性恒转矩负载特性的特点是，恒值负载转矩T_L总是与运动方向相反。反抗性恒转矩负载特性如图4-15所示，特性在第一与第三象限内。属于这种特性的负载有金属压延机械、机床的平移机构等。

2）位能性恒转矩负载特性的特点是，与反抗性恒转矩负载特性不同，它由电力拖动系统中某些具有位能的部件（如起重类型负载中的重物）形成，其特点是转矩T_L具有固定的方向，不随转速方向的改变而改变。负载特性如图4-16所示。不论重物提升（n为正）或下降（n为负），负载转矩始终为反方向，即T_L始终为正，特性在第一象限与第四象限内，表示恒转矩特性的直线是连续的。

图4-15 反抗性恒转矩负载特性

图4-16 位能性恒转矩负载特性

由图4-16可见，提升时，转矩反对提升，下放时，T_L却帮助下放，这是位能性负载的特点。

2.变频器的选择

恒转矩负载应采用恒转矩变频调速方式，必须注意调速范围能否满足负载要求，也就是要考虑工作中变频器的最低频率和最高频率时的输出。由于变频调速系统中允许的最低工作频率与电动机的有效负载率（电动机在不同频率下的有效转矩与额定转矩之比）及散热条件有关，最高工作频率的大小与负载率成反比，还要考虑机械设备对高速运转所能承受的强度等问题。由于变频电源与电网供电相比，因谐波的原因使电动机温升有些增加。对恒转矩负载，即使转速变化，电动机的电流也基本不变，所以在低速运转时，电动机的冷却能力下降，会发生过热现象，为此在变频器的选择上要注意：

1）采用普通功能型变频器，为实现恒转矩调速，常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高低速转矩，如果采用通用标准电动机，则应考虑低速下的强迫通风冷却，可增大一档电动机功率。

2）采用具有转矩控制功能的高功能型变频器实现恒转矩负载的调速运行，低速转矩大、静态机械特性硬度大、不怕冲击负载是比较理想的。

3）可以考虑采用专为变频调速设计的、加强了绝缘等级并考虑了低速强迫通风的变频专用电动机。

4.4.2.2 恒功率负载变频器的选择

1.恒功率负载特性

一些机床，如车床，在粗加工时，切削量大，切削阻力大，运行在低速；精加工时，切削量小，切削阻力小，运行在高速。因此，在不同的转速下，负载转矩与转速成反比，即

式中 K₁——常数，K₁＝K/9.55；

P_L——负载（切削）功率（W）。

可见，切削功率基本不变，负载转矩T_L与转速n的特性曲线呈现恒功率的性质，如图4-17所示。

2.变频器的选择(www.daowen.com)

实际中，负载的恒功率性质应该在一定的速度变化范围内，当速度很低时，受机械强度的限制，负载转矩不可能无限增大，在低速时，则转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对电力拖动方案的选择有很大的影响。在驱动恒功率负载时主要问题是：

1）在基频（50Hz或60Hz）转速以上的范围内，可由变频器控制其输出电压为一定值，电动机产生的转矩性质为恒功率特性，所以在基频转速以上，采用普通异步电动机和通用变频器，能满足像机床主轴那样高速时转矩变小的特性。

图4-17 恒功率负载特性

2）在基频转速以下的范围内，变频器采用恒U/f值控制，电动机的输出功率与转速成正比，电动机产生的转矩与负载所需的转矩相反，转矩的大小为磁通乘转子电流，所以如考虑恒功率负载，要维持低速下的恒功率关系，确保低速高转矩，需要加大磁通量和电动机电流，这就必须增加电动机和变频器的容量，装置的成本会加大。所以主要问题是如何尽量地减小电力拖动系统的容量，在可能的情况下，采用一种适当缩小低速恒功率范围（当然是以满足生产工艺要求为前提）的方案，以减小电动机和变频器的容量，这种方案应在对生产工艺仔细分析之后决定实施。对卷取机械选用普通电动机，变频器也可选用通用变频器，其容量与电动机相符；对于机床类负载，应考虑采用变频调速专用电动机，由于此类负载允许电动机短时过载，变频器的容量应加大一档；对于要求高精度、快速响应的生产机械，采

用矢量控制高性能型通用变频器。

4.4.2.3 对风机、泵类负载变频器的选择

1.风机、泵类（二次方律）负载特性

风机、泵类负载一般为风机、水泵类机械，其转矩与转速大小有关，与转速的二次方成正比，即T_L＝Kn²，故也称为二次方律负载。低速时，由于流体的流速低，负载转矩很小，而随着电动机转速的增大，负载转矩越来越大，其负载特性如图4-18所示。

由于负载所消耗的能量正比于转速的三次方，通过变频调速可以得到显著的节能效果。系统设计中，主要问题是如何正确地预置变频器的功能，以确保得到最佳的节能效果。

2.变频器的选择

1）由于风机、泵类负载在某一转速下运行时，其阻转矩一般不会发生变化，只要转速不超过额定值，电动机也不会过载，变频器的容量只需要按照电动机功率进行选择即可。风机、泵类负载在低速时，阻转矩很小，不存在低频时能否带动负载的问题，一般变频器采用V/F控制方式。应该注意的是，几乎所有变频器在出厂时都把U/f线设定在具有一定补偿量的（U/f比大于1）情况下。如果用户未经功能预置，直接接上水泵或风机运行时，节能效果就不明显了。个别情况下，甚至会出现低频运行时因励磁电流过大而跳闸的现象。

图4-18 风机、泵类负载特性

2）风机、泵类负载对下限频率没有要求。低速时，阻转矩很小，不存在低频时能否带动负载的问题，但转速太低时，流量太小，并无实际意义，所以一般预置为f_L＝20Hz。

3）当电动机转速超过额定转速，阻转矩将增大很多，容易使电动机和变频器处于过载状态。一般“泵用变频器”比通用变频器的过载能力低，为120％、1min（通用变频器为150％，1min），因此上限工作频率f_H不应超过额定频率f_N。

4）风机的惯性很大，若起动加速时间短，容易引起过电流；若减速时间短，容易引起过电压。再有，风机的起动和制动次数少，加速时间和减速时间一般不会影响正常生产，因此加、减速时间应预置得长一些，一般容量越大，加、减速时间越长。风机在低转速时阻转矩很小，随着转速的增加，阻转矩增大得很快，但在制动开始时，由于惯性的原因，转速下降很慢，阻转矩下降更慢，所以加、减速方式以半S方式比较适宜。如图4-19所示。

图4-19 风机升、降速方式

5）风机在停止状态下，其叶片常常因自然风而反转，使电动机在刚起动时处于“反接制动”状态，产生很大的冲击电流。针对这种情况，要设置“起动前的直流制动功能”；风机在较高速度运行时，由于阻转矩较大，容易在某一转速下发生机械谐振，此时注意紧固所有的螺钉及其他紧固件，若无效，则应考虑预置回避频率。

3.节能效果与变频台数的关系

由于变频器的价格较贵，为了减少设备投资，不少单位常常采用由一台变频器控制多台泵的方案，即只有一台泵进行变频调速，其余都在工频电源下运行。为此，不少变频器都配置了能够自动切换的功能。从控制效果来说，这是完全可行的，但这是以牺牲节能效果为代价的。