探究变频调速的基本规律的介绍

由三相交流电动机同步转速的计算公式n可知，当三相异步电动机的极对数p不变时，其同步转速（即旋转磁场的转速）n_s与电源频率f₁成正比。因此，若连续改变三相异步电动机电源的频率f₁，就可以连续改变电动机的同步转速n_s，从而可以平滑地改变电动机的转速n，达到调速的目的。

变频调速的调速范围宽，精度高，效率也高，且能无级调速，但是需要有专用的变频电源，应用上受到一定的限制。近年来，随着电力电子技术的发展，变频器的性能提高，价格降低，变频调速的应用越来越广泛。

在改变异步电动机电源频率f₁时，异步电动机的参数也在变化。三相异步电动机定子绕组的感应电动势E₁为

E₁=4.44f₁k_W1N₁Φ_m

式中 E₁——定子绕组的感应电动势（V）；

k_W1——电动机定子绕组的绕组系数；

N₁——电动机定子绕组每相串联匝数；

Φ_m——电动机气隙每极磁通（又称气隙磁通或主磁通）（Wb）。

如果忽略电动机定子绕组的阻抗压降，则电动机定子绕组的电源电压U₁近似等于定子绕组的感应电动势E₁，即

U₁≈E₁=4.44f₁k_W1N₁Φ_m

因此，在变频调速时，若保持电源电压U₁不变，则气隙每极磁通Φ_m将随频率f₁的改变而成反比变化。一般电动机在额定频率下工作时磁路已经饱和，如果电源频率f₁低于额定频率，气隙每极磁通Φ_m将会增加，电动机的磁路将过饱和，以致引起励磁电流急剧增加，从而使电动机的铁损耗大大增加，并导致电动机的温度升高、功率因数和效率均下降，这是不允许的。如果电源频率f₁高于额定频率，气隙每极磁通Φ_m将会减小，因为电动机的电磁转矩与每极磁通和转子电流有功分量的乘积成正比，所以在负载转矩不变的条件下Φ_m的减小势必会导致转子电流增大，为了保证电动机的电流不超过允许值，则将会使电动机的最大转矩减小，过载能力下降。综上所述，变频调速时，通常希望气隙每极磁通Φ_m近似不变，这就要求频率f₁与电源电压U₁之间能协调控制。若要Φ_m近似不变，则应使

另一方面，也希望变频调速时，电动机的过载能力保持不变。(www.xing528.com)

由电动机理论分析可得，在变频调速时，若要电动机的过载能力不变，则电源电压、频率和额定转矩应保持的关系为

式中 U₁、f₁、T_N——变频前的电源电压、频率和电动机的额定转矩；

U₁′、f₁′、T_N′——变频后的电源电压、频率和电动机的额定转矩。

1）对于恒转矩负载，变频调速时希望T_N′=T_N，即，所以要求

也就是说，对于恒转矩负载，加到电动机上的电压必须随频率成正比变化，即，气隙每极磁通Φ_m也近似保持不变。这说明变频调速特别适合于恒转矩调速。

2）对于恒功率负载，，由于n∝f，所以变频调速时希望，以使。于是要求

也就是说，对于恒功率负载，加到电动机上的电压必须随频率的二分之一次方成正比变化。

3）风机、泵类负载的特点是其转矩随转速的二次方成正比变化的负载，TN∝n²，所以变频调速时希望，于是要求

也就是说，对于风机、泵类负载，加到电动机上的电压必须随频率的二次方成正比变化。

实际情况与上面分析的结果有些出入，主要因为电动机的铁心总是有一定程度的饱和，而且电动机的转速改变时，电动机的冷却条件也改变了。

三相异步电动机的额定频率称为基频，即电网频率50Hz。变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。但是这两种情况下的控制方式是不同的。