什么是變頻調速

變頻調速簡單的說就是改變頻率和電壓進行調速。將交流電通過整流變成直流，將直流通過晶閘管的頻繁關斷，使之形成的矩形波近似成交流正弦波。晶閘管的頻繁關斷的頻率決定了輸出交流電的頻率。通過改變頻率進而控制速度變化，這就是交直交變頻。

變頻調速的優缺點

優點

1、無級調速

2、啟動電流小、起動轉矩大

3、調速精度高

4、容易實現自動化控制

5、效率高

6、節能型調速

缺點

1、成本高

2、產生諧波污染電網

3、輸出的PWM波，會造成電機、電纜的額外發熱、

4、共模電壓的產生有可能會降低電機軸的壽命。

變頻調速的原理

變頻調速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。常用三相交流異步電動機的結構為圖1所示。定子由鐵心及繞組構成，轉子繞組做成籠型（見圖2），俗稱鼠籠型電動機。當在定子繞組上接入三相交流電時，在定子與轉子之間的空氣隙內產生一個旋轉磁場，它與轉子繞組產生相對運動，使轉子繞組產生感應電勢，出現感應電流，此電流與旋轉磁場相互作用，產生電磁轉矩，使電動機轉動起來。電機磁場的轉速稱為同步轉速，用n1表示

n1=60f/p（r/min）（1）

式中：f——三相交流電源頻率，一般為50Hz。

p——磁極對數。當p=1時，n1=3000r/min；p=2時，n1=1500r/min。可見磁極對數p越多，轉速n1越慢。

轉子的實際轉速n比磁場的同步轉速n1要慢一點，所以稱為異步電機，這個差別用轉差率s表示：

s=［n1－n）/n1］×100％（2）

當加上電源轉子尚未轉動瞬間，n=0，這時s=1；起動后的極端情況n=n1，則s=0，即s在0～1之間變化。一般異步電機在額定負載下的s=（1～6）％。

綜合式（1）和式（2）可以得出

n=60f（1－s）/p（3）

圖1三相異步電動機結構示意圖 圖2籠型電動機的轉 子繞組1—銅環；2—銅條

1—機座；2—定子鐵心；

3—定子繞組；4—轉子鐵心；

5—轉子繞組

由式（3）可以看出，對于成品電機，其磁極對數p已經確定，轉差率s變化不大，則電機的轉速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉速，進而達到異步電機調速的目的。

但是，為了保持在調速時電機的最大轉矩不變，必須維持電機的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作相應調節。變頻器就是在調整頻率（VariableFrequency）的同時還要調整電壓（VariableVoltage），故簡稱VVVF（裝置）。通過電工理論分析可知，轉矩與磁通量（最大值）成正比，在轉子參數值一定時，轉矩與電源電壓的平方成正比。

變頻調速技術的應用

縱觀我國變頻調速技術的應用，總的說來走的是一個由試驗到實用，由零星到大范圍，由輔助系統到生產裝置，由單純考慮節能到全面改善工藝水平，由手動控制到自動控制，由低壓中小容量到高壓大容量，一句話，由低級到高級的過程。

多年來，國家經貿委一直會同國家有關部門致力于變頻調速技術的開發及推廣應用，在技術開發、技術改造方面給予了重點扶持，組織了變頻調速技術的評測推薦工作，并把推廣應用變頻調速技術作為風機、水泵節能技改專項的重點投資方向，同時鼓勵單位開展統貸統還方式，抓開發、抓示范工程、抓推廣應用。國家成立了風機水泵節能中心，開展信息咨詢。1995~1997年3年間我國風機水泵變頻調速技術改造投人資金3.5億元，改造總容量達100萬kw，可年節電7億kw·h，平均投資回收期約2年。

變頻調速技術的應用范圍已發展到新階段。石油、石化、機械、冶金等行業都經過了單系統試用、大量使用和整套裝置系統使用3個發展階段。如廣東茂名石化公司和九江石油化工廠現已發展到應用常減壓和催裂化變頻裝置，取得了節能、增產的顯著效果；長春第一汽車廠18個專業廠的輸送機械、空壓機等設備應用了162臺變頻器，保證了新車的制造迅速達到了生產指標；新疆克拉瑪依油田在煉油、化工、供水、天然氣處理等系統中廣泛采用了變頻器，低壓變頻調速的普及率已達70%；梅林水廠、太原鋼廠、邯鄲鋼廠等單位在水泵、風機機組上采用中壓變頻技術，保證了生產，節約了能源等。

什么是電動機控制

電機控制是指，對電機的啟動、加速、運轉、減速及停止進行的控制。根據不同電機的類型及電機的使用場合有不同的要求及目的。對于電動機，通過電機控制，達到電機快速啟動、快速響應、高效率、高轉矩輸出及高過載能力的目的。

電動機控制的原理（一）

電動機順序控制電路

說明：

1、本電路起動順序是先M1電動機，后M2電動機；停止順序則相反。

2、PLC（三菱FX0N、FX1N），編程器連接及通電操作。

3、清零操作；程序寫入操作；根據梯形圖寫出指令表。

4、 主機上用導線連接電動機順序控制。

電動機順序控制電路工作原理：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB1，接觸器KM1得電吸合并自保，M1電動機起動運轉。KM1的另一動合觸點閉合，為接觸器KM2得電作準備。按下起動按鈕SB2，接觸器KM2得電吸合并自保，M2電動機起動運轉。起動順序是先KM1吸合，M1電動機起動運轉；后KM2吸合，M2電動機起動運轉。停車順序是：只有先按下按鈕SB4，使接觸器KM2斷電釋放，KM2的動合觸點斷開，M2電動機停轉后再按SB3，M1電動機才能停止運轉。熱繼電器FR1、FR2常閉觸點，是在電動機過負載或缺相過熱時將控制電路自動斷開，保護了電動機。

電動機控制的原理（二）

異步電動機可逆控制電路（范例）

可逆控制電路（范例）電路工作原理：

（圖A）按下SB2，KM1得電吸合，電動機起動正轉。按下SB1，KM1斷電釋放，電動機停轉。按下SB3，KM2得電吸合，電動機起動反轉。按下SB1，KM2斷電釋放，電動機停轉。缺點：不能同時按下SB2 、SB3按鈕，否則電源將短路，電動機無法工作。原因：主電路接觸器KM1、KM2連接到電動機M的是兩種相序的電源，若同時吸合，在接觸器連接點上電源被短路。

（圖B）原理同圖A。在KM1線圈電路中串接了KM2的一個動斷觸點：同樣，在KM2線圈電路中串接了KM1的一個動斷觸點。這兩個動斷觸點稱互鎖觸點，這種互鎖稱電氣互鎖。保證了任何時候只有一只接觸器吸合，避免了電源短路。缺點：必須先按停止按鈕SB1，電動機停轉后，才能起動電動機的另一旋轉方向。

（圖C）在上圖基礎上增加了由起動按鈕的動斷觸點構成的機械互鎖。如：按下SB2，串接在KM2線圈電路中SB2動斷觸點斷開了KM2線路。保證了兩個接觸器不能同時吸合，又能不按停止按鈕直接起動電動機另一旋轉方向。