变频器是怎样控制电机转速的

1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

电机旋转速度单位：r/min 每分钟旋转次数，也可表示为rpm.

例如：2极电机 50Hz 3000 [r/min] ，4极电机 50Hz 1500 [r/min]

结论：电机的旋转速度同频率成比例

感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。

n = 60f/p

n: 同步速度

f: 电源频率

p: 电机极对数

结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法。

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V 。

2. 当电机的旋转速度频率改变时，其输出转矩会怎样？

变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动，电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流，而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小，减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。

3. 当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低

通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。 (T=Te, P<=Pe)

变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。

举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速。(P=Ue*Ie)

4. 变频器50Hz以上的应用情况

大家知道，对一个特定的电机来说，其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电机额定值都是：15kW/380V/30A，电机可以工作在50Hz以上。当转速为50Hz时，变频器的输出电压为380V，电流为30A。这时如果增大输出频率到60Hz，变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A，很显然输出功率不变，所以我们称之为恒功率调速。

这时的转矩情况怎样呢?

因为P=wT (w：角速度，T：转矩). 因为P不变，w增加了，所以转矩会相应减小。

我们还可以再换一个角度来看:

电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)

可以看出， U、I不变时， E也不变。

而E = k*f*X，(k：常数，f：频率， X：磁通)，所以当f由50-->60Hz时，X会相应减小。

对于电机来说，T=K*I*X， (K：常数，I：电流，X：磁通)，因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。

同时，小于50Hz时，由于I*R很小，所以U/f=E/f不变时，磁通(X)为常数，转矩T和电流成正比。

这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力，并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)

结论：当变频器输出频率从50Hz以上增加时，电机的输出转矩会减小。

5. 其他和输出转矩有关的因素

发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。