電源頻率改變對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：
公式中：f為電源頻率；p為定子繞組的磁極對(duì)數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，方法有：①改變磁極對(duì)數(shù)p，但只能做到有級(jí)調(diào)速；②改變電源頻率f，也就是采用變頻器調(diào)速，可做到無級(jí)調(diào)速。
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是依靠電磁感應(yīng)而得到能量的，把能量從定子繞組傳遞給轉(zhuǎn)子的是主磁通ФM，而主磁通ФM在電路中通過反電動(dòng)勢(shì)E1來體現(xiàn)，在額定頻率時(shí)，定子繞組的反電動(dòng)勢(shì)E1的大小是和電源頻率fl與磁通ФM的乘積成正比，即E1≈U1≈ke1×fl×ФM。如果電源電壓U1不變，磁通ФM與fl成反比，電源頻率fl改變，會(huì)導(dǎo)致磁通ФM的減小或增大，而產(chǎn)生弱勵(lì)磁或過勵(lì)磁現(xiàn)象，弱勵(lì)磁將引起轉(zhuǎn)矩不足而過勵(lì)磁會(huì)引起磁飽和，鐵耗急劇增加使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、效率和功率因數(shù)都下降。因此在調(diào)速時(shí)如何保持磁通ФM不變，就成為變頻器調(diào)速時(shí)要解決的一個(gè)重要問題。
基本保持磁通量ФM不變的方法
在變頻調(diào)速過程中，要使磁通令M基本保持不變，就必須使U1/fl≈conest，也就是說在改變頻率fl的同時(shí)，還需改變定子電壓U1。保持ФM≈conest的手段，就是保持電壓調(diào)節(jié)比Ku等于頻率調(diào)節(jié)比Kf即：
公式中Ux為fx對(duì)應(yīng)的電壓(單位：V)；Un為電動(dòng)機(jī)的額定電壓(單位：V)；fx為運(yùn)行頻率，即調(diào)節(jié)后的頻率(單位：Hz)；fn為電動(dòng)機(jī)的額定頻率，(單位：Hz)。
變頻器基本U/F曲線
為改薦使用變頻器后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，最廣泛使用的就是V/F控制方法。即通過控制變頻器輸出部分的Ku/Kf值，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩得到提升，以滿足負(fù)載的要求。
變頻器基本U/f曲線
針對(duì)Ku=Kf下降時(shí)ФM下降的情況，采用適當(dāng)提高調(diào)壓比Ku，而使Ku＞Kf而來保持ФM≈conest。最終使電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)矩得到補(bǔ)償，這就是所謂的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(又稱為轉(zhuǎn)矩提升)，這是通過提高U/f比來得到的。
使Ku=Kf時(shí)的U/f線稱為基本U/f曲線，它表明了沒有補(bǔ)償時(shí)的電壓Ux和頻率fx之間的關(guān)系，它是進(jìn)行V/F控制的基準(zhǔn)線。
在U/f曲線設(shè)定中
1、基本頻率fb和電動(dòng)機(jī)的額定電壓相對(duì)應(yīng)(50Hz對(duì)應(yīng)380V)，通常變頻器基本頻率fb應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定頻率來設(shè)定。
2、最高頻率fmax和最大的外給定信號(hào)Xmax相對(duì)應(yīng)。
可看出U/f曲線是設(shè)定變頻器和電動(dòng)機(jī)正常工作的依據(jù)。
實(shí)際的變頻器U/F曲線
各型變頻器都提供了多種U/f曲線(實(shí)際就是一些子程序)，由用戶根據(jù)負(fù)載情況來選擇及進(jìn)行設(shè)定。常用的U/f曲線可分為：
1、單U/f曲線，用于恒轉(zhuǎn)矩及平方律負(fù)載，其設(shè)定原則是，以最低工作頻率時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載為前提。廠家將多條曲線做成U/f圖形方式供用戶選擇。
2、分段的單U/f曲線，用于負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成比例的負(fù)載，即在轉(zhuǎn)速低時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小補(bǔ)償也少些，轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)矩增大補(bǔ)償作用也加強(qiáng)。
3、自動(dòng)單U/f曲線，變頻器可根據(jù)負(fù)載電流的大小，自動(dòng)調(diào)整U/f曲線。
4、自定義U/f曲線，可由用戶設(shè)定U/f曲線的第一/第二/第X個(gè)電壓及第一/第二/第X個(gè)頻率值。
應(yīng)用中V/F不要等于U/F
對(duì)于變頻器的U/f曲線，有的文獻(xiàn)資料或產(chǎn)品說明書上寫“V/F”，有的寫“U/f”，那“V/F曲線”和“U/f曲線”有沒有區(qū)別?這些寫法實(shí)質(zhì)都是針對(duì)V/F控制方法而言，是沒有區(qū)別的。有的人可能會(huì)說V/F和U/f字母都不同，意思也應(yīng)該不相同吧？目前對(duì)“U/f選擇”功能有不同的稱謂，就是說還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。變頻器的應(yīng)用中最好V/F不要等同于U/f，應(yīng)把它看成這是同一作用的兩個(gè)概念，即V/F屬于控制思路，而U/f曲線則是具體方法、這樣在理解和應(yīng)用上就不會(huì)混淆了。
