1、變頻后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
滿足式時(shí),變頻后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖1。
(a)電動(dòng)機(jī)向低于額定轉(zhuǎn)速方向調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性
(b)電動(dòng)機(jī)向高于額定轉(zhuǎn)速方向調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性
圖1 變頻調(diào)速后的機(jī)械特性
從上圖中可以看到,當(dāng)電動(dòng)機(jī)向低于額定轉(zhuǎn)速方向調(diào)速時(shí),如圖(a)所示,曲線近似平行地下降。這說明,減速后的電動(dòng)機(jī)仍然保持原來較硬的機(jī)械特性,但是電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩卻隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而逐漸減小,這就造成了電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力的下降。這樣的機(jī)械特性難以和直流調(diào)速系統(tǒng)相比。
低頻時(shí)臨界轉(zhuǎn)矩減小的根本原因?yàn)椋簭哪芰總鬟f的角度看,因?yàn)橄陆狄鸪烧认陆?,輸入功率也成正比下降。但等于額定電流不變,所以(銅損)也不變;定子側(cè)鐵損變化不大,故損耗功率幾乎不變。于是,傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率的下降比例大于輸入功率的下降比例,臨界轉(zhuǎn)矩也隨之減少。
輸入功率為損耗功率與傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率之和,輸入功率下降而損耗功率不變,將使電磁功率所占份額變小,亦即電磁功率的下降比例大于輸入功率的下降比例。
從電動(dòng)勢(shì)平衡的角度看,下降引起成正比下降,因?yàn)椴蛔?,所以阻抗壓降基本不變,而反電?dòng)勢(shì)所占比例則逐漸減小。從而,當(dāng)時(shí),比值實(shí)際上是隨的下降而減小的,主磁通也隨之減小。所以,電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩也隨之減小。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)向高于額定轉(zhuǎn)速方向調(diào)速時(shí),如圖(b)所示,不僅臨界轉(zhuǎn)矩曲線下降,而且其工作段的斜率開始增大,使機(jī)械特性變軟。造成這種現(xiàn)象的原因是:當(dāng)頻率升高時(shí),電源電壓不能相應(yīng)地升高。這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)繞組的絕緣強(qiáng)度限制了電源電壓不能超過電動(dòng)機(jī)的額定電壓,所以磁通將隨著頻率的升高而反比例下降,而磁通的下降使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降,造成電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟。
2、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償法
圖2通用變頻器提供的vf線圖
變頻后機(jī)械特性的下降將使電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力減弱,影響交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的使用。
一種簡單的解決方法是采用轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償法。轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償法的原理是:當(dāng)頻率下降時(shí),適當(dāng)提高的比值,以補(bǔ)償(或?qū)?yīng)的損耗功率)所占比例增大的影響,從而保持磁通恒定,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩回升。這種方法稱為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償法,也叫轉(zhuǎn)矩提升法,這種調(diào)整臨界轉(zhuǎn)矩的方法稱轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償法。
轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償法只能補(bǔ)償向低于額定轉(zhuǎn)速方向調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性,而對(duì)于高于額定轉(zhuǎn)速方向調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性不能補(bǔ)償。通常,變頻器提供多條比值不同的線,供用戶根據(jù)不同機(jī)械的具體情況進(jìn)行選擇,如圖2。