什么是變頻器

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。

普通電機(jī)可以使用變頻器嗎

可以配變頻器，但是要考慮電機(jī)的散熱問(wèn)題，因?yàn)槠胀姍C(jī)的風(fēng)葉和轉(zhuǎn)子是一個(gè)軸，最好不要在低速下長(zhǎng)期運(yùn)行。因?yàn)椋?/p>

1、變頻器輸出不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，諧波量大，諧波會(huì)加劇電機(jī)發(fā)機(jī)；

2、普通電機(jī)的冷卻風(fēng)扇和電機(jī)同軸，電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也降低，冷卻效果變差。

變頻器用在電機(jī)上的作用

變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，因而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得復(fù)雜的調(diào)速控制簡(jiǎn)單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組合替代了大部分原先只能用直流電機(jī)完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到新階段。

電機(jī)上增加變頻器的好處

1、首先使用的是價(jià)格便宜、容易維護(hù)的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。并且，可直接使用原有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，不必改造機(jī)械和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提高機(jī)械功能。

2、可進(jìn)行連續(xù)、廣泛的作。 使用原有的常用電源時(shí)，利用另外的變速設(shè)備（減速機(jī)、傳動(dòng)帶等）進(jìn)行變速。但是，只能進(jìn)行階段性變速、不能進(jìn)行連續(xù)變速。

3、以變頻器可替代直流發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。與直流發(fā)動(dòng)機(jī)相同，無(wú)需刷子、slip-ring等，維護(hù)性和耐環(huán)境性優(yōu)秀。

4、變頻器可以軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉，任意調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的加/減速時(shí)間。

5、減低啟動(dòng)電流。 通過(guò)變頻器的軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉，能減低啟動(dòng)電流到電機(jī)啟動(dòng)時(shí)額定電流的1.5~2倍。一般直入啟動(dòng)時(shí)，流動(dòng)額定電流6倍的啟動(dòng)電流，因此會(huì)給電機(jī)的頻繁運(yùn)轉(zhuǎn)/停止帶來(lái)負(fù)荷。

6、變頻器的回升制動(dòng)便于進(jìn)行電制動(dòng)。

7、 以1臺(tái)變頻器可并行運(yùn)轉(zhuǎn)控制幾臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。

8、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高。

9、在通風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)等使用變頻器，能節(jié)減能源；用于空調(diào)設(shè)備，能創(chuàng)出舒適環(huán)境。

10、可進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)額定電流以上的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

11、用最佳速度控制，提高質(zhì)量。 選定變頻器配置時(shí)，要充分把握負(fù)載特性。

什么是變頻電機(jī)

變頻電機(jī)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，以100%額定負(fù)載在10%~100%額定速度范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行，溫升不會(huì)超過(guò)該電機(jī)標(biāo)定容許值的電機(jī)。

變頻電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在哪

1、變頻電機(jī)更加節(jié)能

所的家用電器在電機(jī)運(yùn)行中，均產(chǎn)生不同 程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是團(tuán)隊(duì)子銅耗。因?yàn)槠胀ǖ慕涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需要考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)合適電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，但如果使用變頻電機(jī)，其能耗能減少20%-30%左右。

2、變頻電機(jī)諧波電磁噪聲與震動(dòng)更小

普通異步電動(dòng)機(jī)由于電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開(kāi)電動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。但是變頻電機(jī)就可以有效解決這些問(wèn)題。

3、變頻電機(jī)可應(yīng)對(duì)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)

變頻電機(jī)可解決普通異步電動(dòng)機(jī)效率、溫升、絕緣強(qiáng)度、噪聲與震動(dòng)和冷卻，以及頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來(lái)疲勞和加速老化等問(wèn)題，還可有效降低電機(jī)在啟動(dòng)是的瞬間電壓。變頻電機(jī)可無(wú)極變速無(wú)極調(diào)速就是從停止到最快速度，或從最快速度到停止，沒(méi)有檔位，是逐步變快或變慢。另外全直流變頻電機(jī)可以通過(guò)變頻器將電機(jī)轉(zhuǎn)速檔位分為很多檔位來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和實(shí)際需求，而交流有刷電機(jī)的最多檔數(shù)只有3檔風(fēng)速調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)變頻的效果。

4、變頻電機(jī)使用壽命更長(zhǎng)

電機(jī)在運(yùn)行時(shí)載波頻率約幾千到十幾千赫，這就使得電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)，而變頻電機(jī)可以工作在整流濾波之下的電壓之下，性能可以更加穩(wěn)定，而且壽命更長(zhǎng)久。

5、變頻電機(jī)可無(wú)極變速

無(wú)極調(diào)速就是從停止到最快速度，或從最快速度到停止，沒(méi)有檔位，是逐步變快或變慢，另外全直流變頻電機(jī)可以通過(guò)變頻器將電機(jī)轉(zhuǎn)速檔位分為很多檔位來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和實(shí)際需求，而交流有刷電機(jī)的最多檔數(shù)只有3檔風(fēng)速調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)變頻的效果。

變頻電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別

1、電動(dòng)機(jī)的效率和溫升的問(wèn)題

不論那種形式的變頻器，在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。拒資料介紹，以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1（u為調(diào)制比）。

高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%--20%。

2、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問(wèn)題

目前中小型變頻器，不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫，這就使得電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對(duì)電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅，對(duì)地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。

3、諧波電磁噪聲與震動(dòng)

普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開(kāi)電動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。。

4、電動(dòng)機(jī)對(duì)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力

由于采用變頻器供電后，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無(wú)沖擊電流的方式啟動(dòng)，并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件，因而電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來(lái)疲勞和加速老化問(wèn)題。

5、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問(wèn)題

首先，異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較底時(shí)，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動(dòng)機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。

變頻電機(jī)如何選擇技巧

二次轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在轉(zhuǎn)速降低時(shí)，轉(zhuǎn)矩也降低，發(fā)熱量也降低，適合選用普通的電機(jī)用于變頻，但時(shí)間已不在低于40%同步速的情況下使用。其他的負(fù)載，在60%同步速及以上運(yùn)行時(shí)，選用普通的電機(jī)。在25%—60%同步速運(yùn)行時(shí)，選用外部強(qiáng)制冷卻籠性電動(dòng)機(jī)，即變頻專用電機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于25%同步速時(shí)，選用完全強(qiáng)制冷卻電動(dòng)機(jī)。即矢量專用電動(dòng)機(jī)。

不同的變頻控制方式控制的速度的速度是不一樣的，采用U/F控制方式控制速度的范圍是150—1470m/min;采用無(wú)速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，控制速度的范圍是60—1500m/min;采用速度傳感器的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，控制速度的范圍是5—1500m/min，在5m/min時(shí)運(yùn)行的穩(wěn)定性不太好。