今天記錄下變頻器既需變頻又需變壓的原因。
首先，異步電機的能量關係：
異步電動機能量關係
1、電動機輸入三相功率公式：
P1-電動機的輸入功率，kW；
UL-電源線電壓，V；
IL-電動機定子側的線電流，A；
cosψ1-電動機定子側的功率因數。
2、電動機的輸出功率是機械功率為：
P2-電動機軸上的輸出功率，kW；
TM-電動機的電磁轉矩，N.m；
nM-電動機的轉速，r/min。
由以上兩式可以看出：輸出功率與頻率有關。當頻率下降時，轉速跟著下降，如果負載轉矩不變的話，則輸出功率也必然下降。
電動機從輸入電能，到輸出機械能，中間起到能量轉換的是電磁能。而電磁功率的具體體現就是磁通大小。
假設頻率下降，電動機轉速必然下降。輸入功率並無影響，但輸出功率卻減小了。其結果必然是電磁功率的增加。電磁功率的增加也就意味著磁通變大，而磁通的大小則會影響勵磁電流。
磁通曲線
如上圖，在起始階段，磁通大小與勵磁電流呈線性關係。但磁芯磁通大到一定程度後，此路就會飽和。也就是說，勵磁電流再增加，磁通增加變得緩慢。如果勵磁電流繼續增大，磁通幾乎不再增加，這叫做深度飽和。
線性階段磁通與勵磁電流的關係
上圖，此時，磁通只需很小的勵磁電流。
磁路飽和時磁通與勵磁電流的關係
上圖，磁路發生飽和時，勵磁電流很大，而磁通增加卻不多。並且，勵磁電流的波形發生畸變，產生了尖峰電流。而尖峰電流的出現則會導致電機發熱，甚至燒燬。
影響功率的主要因素是電壓和電流。而電流則用來產生電磁轉矩，既然不能減小電流，則只能減小電壓。下面進行量化分析：
在電動機中，直接反映磁通大小的是定子繞組的反電動勢E1：
E1-定子每相的反電動勢，V；
kE-繞組係數；
N1-定子每相繞組匝數；
f-電流頻率，Hz；
Φ1-定子每個磁極下的基波磁通，Wb；
KE-常數，KE=4.44*kE*N1。
由上式可見，反電動勢和頻率與磁通的乘積呈正比。
轉化為：
由上式可知，只要保持反電動勢E1與頻率f比值不變，則磁通也就保持不變。
電子繞組的電動勢平衡方程式：U1=-E1+ΔU1
U1-定子每相繞組的電源相電壓，V;
ΔU1-定子每相繞組的阻抗壓降，V。
但由於阻抗壓降佔比很小，因此可以忽略不計，則有：U1≈E1。進而可得：
因此，由上式可知，要保持磁通不變，則需要改變頻率的同時，也要改變電壓。
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