下载文档原格式
一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速〃与旋转磁场转速小接近，磁场转速小改变后，电机转速“也就随之变化，由公式小=普可知，改变电源频率八，可以调节磁场旋转，从而改变电机转速，这种方為为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为n = 丄(1-5)= 771(1-5)P式中八为异步电动机的定子电压供电频率；"为异步电动机的极对数；s•为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率八，可以改变同步转速”，从而改变转速。
如果频率八连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为UgE\=4A4f\N\k” 如式中&为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；门为定子电源频率；M为定子每相绕组匝数；也为基波绕组系数，伽为每极气隙磁通量。
如果改变频率八，且保持定子电源电压S不变，则气隙每极磁通加将增大, 会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。
因此，降低电源频率「时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通伽的目的。
.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率门时，保持+为常数，使气每极磁通加为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。
这时，电动机的电磁转上式对$求导，即空=0 ,有最大转矩和临界转差率为S>n = -==: ------- 由上式可知：当于二常数时，在八较高时，即接近额7n2+（xi + /2）2f'定频率时，门幺g+*2）,随着的降低，刀”减少的不多；当较低时，（M + X‘2）较小；八相对变大，则随着「的降低，几就减小了。
显然，当八降低时，最大转矩几不等于常数。
三相异步电动机的变频调速一、三相异步电动机的调速关系式：n=n0（1-s）=60f 1（1-s）/p 改变转速有以下几种方法：1、改变电动机的极对数P2、改变电动机的转差率S3、改变电动机的电源频率F1二、异步电动机的调速特性：1、变极调速优点：调速方法简单，机械特性较硬缺点：调速平滑性差，转速成倍变化，不能完成无极调速2、调转差率调速（1）笼型电动机定子调压法和电磁调速法优点：变速方便，可以完成无极调速缺点：机械特性较软（2）绕线转子异步电动机的转子回路串电阻缺点：不能完成无极调速，浪费电能3、变频调速（1）、基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速1）为什么要恒磁通变频调速？2）怎样才能做到变频调速时磁通恒定由每极磁通φ=E1/4.44N1F1，可知，磁通φ的值由 E 和 F 共同决定，对 E 和 F 进行适当控制，就可以使磁通保持额定值不变。
（2）基频以上恒功率（恒电压）变频调速由每极磁通φ =E1/4.44N 1F1，可知，要使电压恒定不变，主磁通φ随 F 的上升而应减小。
总结：随着转速的提高，要使电压恒定，磁通就自然下降，当转子电流不变时，其电磁转矩就会减小，而电磁功率却保持恒定。
变频器的操作一、变频器的接线1、主回路接线R、R、T：接交流三相电流U、V、W：接三相异步电动机2、控制回路的接线（1）正转起动信号：STL（2）反转起动信号：STR（3）起动自保持选择信号：STOP（4）输入信号中具有功能设定的有：RL、RM、RH、RT、AU 、JOG、CS二、操作面板1、操作面板的名称和功能上半部分为显示器，下半部分为各种按键。
MODE ：可用于选择操作模式或设定模式SET：用于确定频率和参数的设定三、应用实例1、全部清除答：1）设定pr.79=1或0 PU 操作模式下，2）按MODE 键至“帮助模式”3）按▲键至“全部清除” （ALLC ）4）按SET 出现“ 0”，按▲键将“ 0”改为“ 1”5）按SET 键 1.5s 即可2、运行操作方式的选择（1）PU 运行操作方式：设置电动机以48HZ 运行并操作答：设置：1）设定pr.79=1 PU 操作模式下2）按MODE 键至“频率设定模式”3）按▲键改变设定值4）按SET 键 1.5s 即可操作：1）开始：按FWD 或REV 键（电动机起动，自动地变为监视模式，显示输出频率）2）停止：按STOP 键（2）外部运行操作方式：设置电动机以50HZ 运行1）开关操作运行答：1、设定pr.79=2 外部操作模式下2、将起动开关STF 或STR 处于NO，电动机即运行3、调节电位器可对电动机进行加速、减速控制2）点动运行答：1、设定pr.79=2 外部操作模式下2、设定“点动频率” pr.15 为5HZ3、设定“点动加/减速时间pr.16 为3S4、接通“ JOG”或“ STR”进行正反转点动运行3）组合运行操作方式1）组合操作模式1（运行频率由PU 设定，起动信号由外部输入）答：设定pr.79=3 组合操作模式下完成2）组合操作模式 2 （运行频率由外部输入设定，起动信号PU 设定）答：设定pr.79=4 组合操作模式下完成pr.79 的参数设置pr.79=0 PU 或外部操作可切换pr.79=1 PU 操作模式（起动信号和运行频率均由PU 面板设定）pr.79=2 外部操作模式（起动信号和运行频率均由外部输入）pr.79=3 外部/PU 组合操作模式 1（运行频率由PU 设定，起动信号由外部输入）pr.79=4 外部/PU 组合操作模式 2（运行频率由外部输入设定，起动信号PU 设定）pr.79=5 程序运行模式3、输出频率跳变跳变：电气频率与机械频率发生共振，容易发生负载轻或没有负载及变频器跳闸现象在FR-A500 变频器上通过pr.31~ pr.32 pr.33~ pr.34 pr.35~ pr.36 设定 3 个跳变区域，跳变频率可以设定为各区域的上点或下点，pr.31 为频率跳变“ 1A” pr.33 为频率跳变“ 2A” pr.35 为频率跳变“ 3A”。
异步电动机变频调速第一节异步电动机基本知识1、概述由于大功率电力电子技术（GTO、IGBT、IGCT等器件）和计算机技术的迅速发展，异步电动机也可象直流电动机一样，其速度可在大的速度范围内进行调节。
因而，在工业电力拖动和铁道电力牵引等行业，大量采用异步电动机代替直流电动机，以降低设备的投资和维修成本。
2、异步电动机基本方程和特性2.1、转速方程式异步电动机的转速方程为：n=60f1/p(1-s)=n1(1-s)式中：n-电动机转速(rpm)f1-定子供电频率(Hz)s-转差率p-电动机极对数n1-定子旋转磁场的同步速度(rpm)2.2电压方程式U1=E1+IZU1≈E1=4.44 f1WK1Φ（V）U1-定子每相电压(V)E1-定子每相反电势(V)W-定子每相绕组匝数K1-基波绕组系数Φ-每极气隙磁通(韦伯)2.3 等效电路图异步电动机等效电路图如图1：图1 异步电动机等效电路图r1-定子绕组电阻x1-定子绕组漏抗r m-定子激磁电阻x m-定子激磁电抗r’2-转子绕组电阻（归算到定子側） x’2-转子绕组漏抗（归算到定子側）r2-负载等效电阻2.4 机械特性异步电动机转矩-转速特性如图2所示：图2 异步电动机转矩-转速特性第二节鼠笼式异步电动机的起动和调速1、鼠笼式异步电动机传统的起动方法在各种旋转电机中，鼠笼式异步电动机是最为简单的一种，它有很多的优点。
从使用的角度耒看，它价格低廉、构造简单、坚实可靠、维护容易；从性能上耒看，它漏磁通较小,功率因数较高,过载能力较大。
其缺点是起动特性较差，即在额定电压下起动时，起动电流大，起动时的功率因数很低，起动时的转矩小。
为了降低在额定电压下起动时的起动电流,传统的方法有:1)在定子线路中串联电抗器起动,如图3所示：图3 串联电抗器起动其缺点是如降低起动电流50%，则起动转矩将降低75%（与额定电压下起动时相比）。
2)用自耦变压器起动, 如图4所示：图4 自耦变压器起动,设自耦变压器的变比为K，则起动电流降低为1/K2倍。
第一节 交流异步电动机变频调速原理根据电机学原理，交流异步电动机的转速可表示为：)1(**60s pf n -= （2-1-1） 式中： n 一 电动机转速/分钟，单位：r/min ；p 一 电动机磁极对数；f 一 电源频率，单位：Hz ；s 一 转差率，10<<s 。
注：p 是磁极对数，不是磁极数。
由式（2-1-1）知，影响电动机转速的因素有：电动机的磁极对数 p ，转差率 s 和电源频率f 。
对于给定的电动机，磁极对数 p 一般是固定的；通常情况下，转差率 s 对于特定负载来说是基本不变的，并且其可以调节的范围较小，加之转差率 s 不易被直接测量，调节转差率来调速在工程上并未得到广泛应用。
如果电源频率可以改变，那么通过改变电源频率来实现交流异步电动机调速的方法应该是可行的，这就是所谓变频调速。
由电机学原理知，如忽略绕组间的互感、绕组的漏感及空间电磁谐波，交流异步电动机的相等效稳态电路如图 2-1-1。
图 2-1-1 交流异步电动机的相等效稳态电路由戴维南定理，图 2-1-1电压平衡方程式为：U = E + I * r （2-1-2）式中： U 一 相电压 ；E 一 定子绕组的感应电动势；I 一 定子绕组的相电流；r 一 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和。
交流异步电动机的定子绕组的感应电动势是定于绕组切割旋转磁场磁力线的结果， 其有效值计算如下：E = K * f * Φ （2-1-3） 式中：Ｋ 一 与电动机结构有关的常数；ｆ 一 电源频率；Φ 一 磁通量 。
由式（2-1-2）知，加在电机绕组端的电源电压Ｕ，一部分产生感应电动势Ｅ，另一部分消耗在电阻 r （ 定子绕组电阻与转子绕组电阻折算到定子侧的电阻之和 ）上 。
其中定子绕组的相电流 I 由两部分构成：21I I I += （2-1-4）电机的定子电流有一小部分1I 用于建立磁场的主磁通，其余大部分2I 用于产生拖动负载的电磁力。
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。
变频器选型：变频器选型时要确定以下几点：1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。
2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
3) 变频器与负载的匹配问题；I.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
II. 电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。
对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。
III.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。
因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。
变频器控制原理图设计：1) 首先确认变频器的安装环境；I.工作温度。
变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。
在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
交流异步电动机的变频调速技术电动机是进行工业、农业生产的一种重要工具,它能够将电能转变成为机械能从而满足生产的需要,也因此被广泛的运用到社会生产的各个领域。
一般来讲,电动机可以分为直流电机与交流电机,只是近年来随着技术的发展以及直流电机固有的缺点,人们对交流电机的运用更为广泛。
但是交流电机相对直流电机来说在调速方面有着一些困难,所以变频调速技术也就应用而生。
随着交流传动电动机调速理论研究逐步突破以及调速装置(主要为变频器)性能的完善,交流电动机调速系统的缺点(性能较差)已经基本得到了克服。
目前,交流调速系统的性能已经可以与直流系统相媲美,甚至可以超过直流系统。
不仅使交流调速系统控制装置体积小,效率高,而且还更容易实现各种功能复杂但在结构上简单的控制方案,更加充实和推动了变频器理论的进一步发展。
一、交流异步电动机的变频调速技术概述(一)交流异步电动机特点概述。
交流异步电动机是在现今社会经济条件下运用最为广泛的一种动力机械,其承载着工业生产以及农业生产等重要的任务。
但是作为一种机械设备,由于其特定的结构以及性能也有着属于自身的使用特点,具体来讲如下:1.交流异步电动机使用优点。
在电动机中主要有直流电动机与交流电动机,而交流异步电动机作为交流电动机的一种,具有自己明显的运用优势。
首先,它具有简单的结构,并且功能齐全,可靠性高;其次,在其内部,控制器可以自成系统,也就使得软件功能完善灵活;再次,其控制功能全面精确,使用寿命长;最后,它在工作的过程中拥有着较高的工作效率,并且机器本身的重量也轻,通用性强,具有较低的运行成本。
2.交流异步电动机使用缺陷。
虽然说,通过上面的分析我们可以看出交流异步电动机有着很多的运行优势,但是不可避免的它还是有着自身的一些缺点。
其中调速性能差是其主要的缺点。
它不能够像直流电动机一样进行灵活简单的调速,而是由于其工艺要求,需要一定的电动机调速上场合。
所以,很多时候人们也往往因为交流异步电动机这样的一个缺点,会选用直流电动机来进行作业,或者是运用新的技术,来让交流异步电动机的运行能够进行符合其工艺要求的调速。
