变频调速是利用电动机的同步转速随频率变化的特性,通过改变电动机的供电频率而进行调速的方法。在异步电动机诸多的调速方法中,变频调速的性能最好,调速范围广,效率高,稳定性好。采用通用变频器对笼型异步电动机进行调速控制,通常分基频(电源额定频率)以下调速和基频以上调速。
1.基频以下的调速
在基频以下调速时,速度调低。在调节过程中,必须配合电源电压的调节,否则电动机无法正常运行。根据电动机电动势电压平衡方程:
U≈E=4.44fNKΦm (2-2)
式中,N为每相绕组的匝数;Φm为电动机气隙磁通的最大值;K为电动机的结构系数;f为电源频率。(www.daowen.com)
当f下降时,若U不变,则必使Φm增加,而在电动机设计制造时,磁路磁通Φm设计得已接近饱和,Φm的上升必然使磁路饱和,励磁电流剧增,导致电动机无法正常工作,为此,在调节中应使Φm恒定不变,则必须使U/f=常数,可见,在基频以下调速时,为恒磁通调速,相当于直流电动机的调压调速,此时应使定子电压随频率成正比例变化。
2.基频以上的调速
在基频以上调速时,速度调高。但此时也按比例升高电压是不行的,上调U将超过电动机额定电压,从而超过电动机绝缘耐压限度,危及电动机绕组的绝缘。因此,频率上调时应保持电压不变,即U=常数(即为额定电压),此时,f升高,Φm应下降,相当于直流电动机弱磁调速。
由上面的讨论可知,异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率,根据U和f的不同比例关系,将有不同的变频调速方式。保持U/f为常数的比例控制方式适用于调速范围不太大或转矩随转速下降而减小的负载,例如风机、水泵等;保持U/f为常数的恒磁通控制方式适用于调速范围较大的恒转矩性质的负载,例如升降机械、搅拌机和传送带等;保持P为常数的恒功率控制方式适用于负载随转速的增高而减小的场合,例如主轴传动、卷绕机等。
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