变频器与电机需要弄懂的17个问题

来源：英雄联盟决赛压注    发布时间：2024-04-18 08:59:36

  电动机是目前为止使用频率最高的旋转工具了，随着变频器的发展和普及，慢慢的变多的电动机需要配合着变频器一起使用。

  可是在变频器和电动机配套使用的过程中不可避免的会遇到很多的问题，这些暴露的问题越来越可以让我们深思和交流。

  软启动节约能源的效果有限，但能够大大减少启动对电网的冲击,也能轻松实现平滑启动，保护电机绕组。

  根据能量守恒理论，由于加入了相对复杂的控制电路，软启动不但不节能，还会加大能量的消耗，但它能减小电路的启动电流，起到了保护的作用。

  采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下 (根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为 6~7倍。

  因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长) 。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。

  电机的过载有两种；1.机械负荷过载：是带动的负荷超过额定值或者传动系统有卡阻现象的过载，这和短路是没什么关系的。2.负荷正常：电机电流过载，这就可能是电机绕组有局部对地，匝间之间的短路现象。

  在变频调速实现之前(理论上早已实现，但是真正的完成是在电力电子器件发明之后)传统调速采用直流，直流调速的缺点是：

  主要看总电流超没超，100KVA 的变压器高压电流是5.8A，低压电流是150A，即便偶尔的超也不要紧，主要看温升别超过55度。温升等于实际温度减去环境温度。

  如果是直流电机，测量电机电枢绕组对地，串激绕组对地，他激绕组对地，串激绕组对他激绕组。按被测电机电压等级选择相应的摇表。

  无刷无环起动器是一种克服了绕线式异步电动机装有滑环、碳刷和复杂的起动装置等缺点，而保留了绕线电机起动电流小，起动转矩大等优点的起动设备。

  凡原来采用电阻起动器、电抗器、频敏变阻器、液体变阻起动器、软起动器起动的JR、JZR 、YR、YZR三相绕线转子交流异步电动机（变速、装有进相机的除外）均可选用“无刷无环起动器”来更新换代。

  从原理上讲应该是可以的，但在实际中却不实用,变频器就是不用变压器升压，也应该有可用于380V 以上电路的品种的，如果要更高电压的，那也有直接用220V或380V直接变频再用倍压方式获得高压的电路能采用。

  变频器大多数都用在负载驱动(如电动机)，很少用于电源变频的，而变频器的功能远远不仅限于变频本身，还有很多的附加功能，如各类的保护等，如果用变频器来获得变频电源，从经济的角度考虑是不可取的，建议采用其他变频电路。

  如果变频器用在一般的交流异步电机上，变频器调至1Hz 时已经接近直流，是绝对不可以的，电机将运行在变频器限制内的最大电流下工作，电机将会发热严重，有很大的可能性烧毁电机。

  如果超过50Hz运行会增大电机的铁损，对电机也是不利的， 一般建议还是不要超过60Hz，（短时间内超过是允许的）否则也会影响电机使用寿命。

  变频器的频率调节电阻是用来把变频器的10V基准电压进行比例分压，然后送回变频器的主控板。变频器主控板再把电阻送回来的电压进行模数转换读取数据，然后再换算成额定频率的比例值输出当前频率，因此调整电阻值即能调整变频器的频率。

  变频能解耦吗？不能！但它只要输出的频率f 、同步转速n1使得转差率保持在稳定区或者 额定转差率 Se ,就等于对电机电流解耦，因为转子功率因数此时是 1,转子电流就是大家 要解耦的要控制的转矩电流!变频器是异步电机的调速装置,它不可能超越异步电机的机械特性而进行所谓的任何控制！

  当感应电动机处在停止状态时，从电磁的角度看,就象变压器，接到电源去的定子绕组相当于变压器的一次线圈，成闭路的转子绕组相当于变压器被短路的二次线圈；定子绕组和转子绕组间无电的的联系，只有磁的联系，磁通经定子、气隙、转子铁芯成闭路。

  当合闸瞬间，转子因惯性还未转起来，旋转磁场以最大的切割速度——同步转速切割转子绕组, 使转子绕组感应起可能达到的最高的电势，因而在转子导体中流过很大的电流，这个电流产生抵消定子磁场的磁能，就象变压器二次磁通要抵消一次磁通的作用一样。

  定子方面为维护与该电源电压相适应的原有磁通，遂自动增加电流。因为此时转子的电流很大，故定子电流也增得很大，甚至高达额定电流的4~7倍，这就是启动电流大的缘由。

  启动后电流为什么变小：随着电动机转速增高，定子磁场切割转子导体的速度减小，转子导体中感应电势减小，转子导体中的电流也减小，于是定子电流中用来抵消转子电流所产生 的磁通的影响的那部分电流也减小，所以定子电流就从大到小，直到正常。

  (1)运行频率越高，则电压波的占空比越大，电流高次谐波成份越小，即载波频率越高，电流波形的平滑性越好；

  (3)载波频率越高，布线电容的容抗越小(因为 Xc=1/2πfC)，由高频脉冲引起的漏电流越大。

  载波频率越高，电机的振动越小，运行噪音越小，电机发热也越少。但载波频率越高，谐波电流的频率也越高，电机定子的集肤效应也越严重，电机损耗越大，输出功率越小。

  变频电源的整个电路由交流一直流一交流一滤波等部分构成，因此它输出的电压和电流波形均为纯正的正弦波，非常接近理想的交流供电电源。可以输出世界任何国家的电网电压和频率。

  而变频器是由交流一直流一交流（调制波）等电路构成的，变频器标准叫法应为变频调速器。其输出电压的波形为脉冲方波，且谐波成分多，电压和频率同时按比例变化，不可分别调整，不符合交流电源的要求。

  因为变频器输出波形不是正弦波，而是畸形波,在额定扭矩下的电机电流比工频时要多出约10%左右,所以温升比工频时略有提高。

  另外还有一点：当电机转速变慢降低的时候，电机散热风扇速度不够，电机温升会高一些。

  举例来说，IP23的电机指电机能预防大于12mm 的固体物体侵入，防止人的手指接触到内部的零件防止中等尺寸（直径大12mm）的外物侵入。能预防喷洒的水侵入，或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水进入造成损害。

  IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电机离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电机防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。