03.05 變頻器在低頻運行時,為何要進行轉矩提升?

青春的感覺


變頻器在電機拖動調速中應用十分廣泛,但有時候由於加工工藝的需要,要求變頻器必須要在低頻速度下運行,這時候會帶來一個問題,那就是電機的轉矩降低了,嚴重時無法拖動生產機械,那麼在這種情況下我們該如何解決電機轉矩較低的問題呢?那麼解決的問題是在不提高轉速的情況下來提升電機的轉矩,下面我們來分析一下具體原因。



我們知道電機工作在低頻區域時,電動機的勵磁電壓降低,出現了欠勵磁。為了要補償電動機的欠勵磁,變頻器生產廠商一般都設置了自動轉矩提升這一功能,也就是說在電動機低速運行時使電動機轉矩增強(U/f特性增強)。轉矩提升功能是在變頻器低頻的情況下經常用到的一個參數,因為傳統的U/F控制方式變頻器的輸出力矩和頻率是成正比的,一般在低頻的情況下其電機的轉矩都較小,轉矩提升功能其實就是在低頻的情況下提高變頻器內部電壓以提高輸出力矩的一種方式。



另外,我們知道採用變頻器供電時可以在低頻段運行,在低頻段雖然電機所承受的最高電壓同高頻段一樣,但電機電流卻是很小導致電機的電磁轉矩嚴重下降,實際運行時將可能因電磁轉矩不夠或負載轉矩相對較大而無法起動和在無法在低頻段運行。因此各種各樣的變頻器中均設置有相應的轉矩提升功能,為不同的負載提供了不同的轉矩特性曲線,在不同的轉矩提升曲線中為低頻段設定了不同的轉矩提升量。



我們知道在變頻器中壓頻比是一個恆定的個常數,當頻率改變的時候那麼變頻器的輸出電壓也要跟著改變,變頻的同時改變電壓使電壓和頻率的比值為一個恆定值,這樣能充分發揮電機的性能。因此要人為提高輸出電壓,也就是所謂的轉矩提升,這針對的是V/F的變頻器,它是為了補償V/F控制低頻轉矩特性,在低頻時對變頻器的輸出電壓做一些提升。


電子及工控技術


變頻器在低頻運行時,為何要進行轉矩提示?

答:所謂的變頻器低頻運行時是指它在低於20Hz以下拖動電動機運行。

●變頻器只是電動機的電源動力的源頭,最後落腳點在變頻後實際運轉的電動機。而電動機所驅動的都是機械設備;這樣就涉及到電動機的轉矩了。

●電動機轉矩→簡單地說就是指啟動運行時產生或趨向於產生轉動、扭轉的作用,轉矩的有效值用力與力的作用線到轉軸的距離之積來量度。轉矩是一種力矩,而力矩在物理中的定義是:力矩=力×力臂。

●這裡所說的力臂就可以看成電動機所驅動的機械物體的轉動半徑。如果電動機轉矩太小,就驅動不了所要驅動的機械物體,也就是感覺電機的“勁”太小,不夠大。一般來講電動機驅動機械轉動的勁頭就是電動機的轉矩。

電動機的轉矩=皮帶輪拖動皮帶的力X皮帶輪的半徑。

●電動機的轉矩與旋轉磁場的強弱和轉子籠條中的電流成正比,和電源電壓的平方成正比所以轉矩是由電流和電壓的因素所決定的。

●對於通用變頻器來說,它具有G型恆轉矩負載機型與P型恆功率負載(風機、水泵類負載機型)。另外,有矢量控制與V/F控制。

●變頻器如果設置在矢量控制時,其轉矩提升都是由變頻器內部設置的自動跟蹤來完成的;而對於工作在V/F時的變頻器則需要根據電動機負載特性曲線來人工設置它的轉矩提升;這裡面的設置項目比較多。見下圖所示。


●其中包括電動機的功率及臺數等。

●為了補償V/F控制低頻轉矩特性,對低頻時變頻器輸出電壓做一些提升補償。但是轉矩設置過大,電機容易過熱,變頻器容易過流。當負載較重而電機啟動力矩不夠時,建議增大此參數。在負荷較輕時可減小轉矩提升。

●當轉矩提升設置為 0.0時,變頻器為自動轉矩提升,此時變頻器根據電機定子電阻等參數自動計算需要的轉矩提升值。轉矩提升轉矩截止頻率:在此頻率之下,轉矩提升轉矩有效,超過此設定頻率,轉矩提升失效,具體見上圖的說明。

以上為個人觀點,僅供提問者和頭條上的閱讀者們參考參考一下。

知足常樂於湖北鍾祥市2019.10.1日


知足常樂0724


變頻的同時改變電壓使電壓和頻率的比值為一個恆定值,這樣符合電機的特性,能充分發揮電機的性能。低頻時輸出電壓中有很大一部分的佔比降落在電機繞組上,因此要人為提高輸出電壓,也就是所謂的轉矩提升異步電機在運行時必須要勵磁,在額定磁通下電機能發揮最佳性能,過大過小都不行,而這個磁通近似等於電機的電壓與頻率的比值,為了保持這個比值恆定,就要求變頻的同時也要改變電壓


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