变频器结构和工作原理 课件.ppt

变频器的结构和工作原理 —— 郭春荣 1 PPT 课件 一、三相异步感应交流电动机的工作原理 1. 旋转磁场 在一个可旋转的马蹄型 磁铁中间，放置一只可 转动的笼型短路线圈。 当转动马蹄形磁铁时， 笼型转子就会跟着一起 旋转。这是因为当磁铁转动时，其磁感线 ( 磁通 ) 切割笼型转子的导体， 在导体中因电磁感应而产生感应电动势，由于笼型转子本身是短路 的，在电动势作用下导体中就有电流流过 。该电流又和旋转磁场相 互作用，产生转动力矩，驱动笼型转子随着磁场的转向而旋转起来， 这就是异步电动机的简单旋转原理。 2 PPT 课件 在定子三相对称的定子绕组中通入对称三相电流 即在气隙中产生旋转磁场 一、三相异步感应交流电动机的工作原理 电动机的旋转磁场 3 PPT 课件 一、三相异步感应交流电动机的工作原理 2. 旋转磁场的转速 在以上的分析中，旋转磁场只有一对磁极，即 p=1 ，当电流变化一 个周期，旋转磁场正好在空间转过一周。对 50Hz 工频交流电而言，旋 转磁场每秒在空间旋转 50 周， n1=60f1=60 × 50r/min=3000r/min 。若磁 场有两对磁极， p=2 ，则电流变化一周，旋转磁场只转过 0.5 周，比磁 极对数 p=1 情况下的转速慢了一半，即 n1=60f1/2=1500r/min 。同理， 在 3 对磁极 p=3 情况下，电流变化一周，旋转磁场仅旋转了 1/3 周，即 n1=60f1/3=1000r/min 。以此类推，当旋转磁场有 p 对磁极，旋转磁场 的转速为： n1=60f1/p 因此， 只要平滑地调节异步电动机的定子供电频率 f1 ， 就可以 平滑调节异步电动机的同步转速 n1 。 由于转子是跟随旋转磁场同步旋 转的， 转子转速为 n=n1(1-s) ， 所以变频能通过同步转速的改变实现 异步电动机的无级调速。 4 PPT 课件 一、三相异步感应交流电动机的工作原理 表面看来，只要改变定子电压的频率 f 1 就可以调节转速的大小，但是 事实上，只改变 f 1 并不能正常调速。参考异步电动机的电压方程 U 1 ≈E 1 =4.44f 1 K 1 N 1 Φ 假设现在只改变 f 1 进行调速， 设供电频率 f 1 上下调节， 而供电电压 U 1 不变， 因 为 K 1 N 1 常数， 则异步电动机的主磁通 Φ 必将改变： 如 f 1 向上调， 则 Φ 会下降， 这使得拖动转矩 T 下降，因为 T=C T ΦI 2 cosφ 2 ， 电动机的拖动能力会降低， 对恒转矩负载会因拖不动而堵 转； 如 f 1 向下调， 则 Φ 会增强， 这会带来更大的危险， 因为电机 铁磁材料的磁化曲线不是直线而具有饱和特性， 设计电机时为了建 立更强的磁场， 其工频下的工作点已经接近磁饱和， 如再增强磁场 势必引起励磁电流（体现在定子电流上）急剧升高， 最终烧坏电 机。 由上可知， 只改变频率 f 实际上并不能正常调速。 在许多场 合， 要求在调节定子供电频率 f 的同时， 调节定子供电电压 U 的大 小， 通过 U 和 f 的不同配合实现安全的调频调速。 5 PPT 课件 一、三相异步感应交流电动机的工作原理 由于 Φ ∝ E 1 /f 1 ≈U 1 /f 1 ， 故调节三相异步电动机的供电频率 f 1 时，按比例 调节供电电压的 U 1 的大小可以近似实现 Φ 为常数。 以星形接法的电机 为例， 变频调速时， 如供电 50 Hz 对应 220 V 相电压（一般为额定点）， 则 25 Hz 需提供 110 V 相电压， 10 Hz 需提供 44 V 相电压。 保持 E 1 /f 1 = 常数控制方式的机械特性 6 PPT 课件 二、变频的控制方式 1 、 u/f 控制模式 ★ 控制特点：通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率 成比例的改变，即 U/?= 常数。 ★ 性能特点：性价比高，输出转矩恒定即恒磁通控制，