电动机变频器负载分析论文

近日小编精心整理了《电动机变频器负载分析论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。[摘要]从机电一体化的观点和变频调速系统的总体性能出发，使得异步电动机和变频器达到最佳匹配，是电动机和变频器组成的交流调速系统亟需解决的关键问题。

电动机变频器负载分析论文 篇1：

异步电动机的交流传动试验平台

摘 要:为满足港航交流传动与变频电源的试验研究需要,设计异步电动机模拟负载能量回馈方式的交流传动试验平台.该试验平台由电源子系统、传动子系统和测试子系统等3部分组成,结合高精度转矩传感器和转矩控制策略,可为被试系统提供6种电压等级,能进行船舶与港口电气传动控制系统试验、交流传动系统电能质量试验、中小船舶电力推进系统陆上联调、变频电源综合试验等研究.结果表明,该试验平台电能消耗少; 功能、性能方面能满足港航传动系统的需求; 可为港航领域大功率交流传动系统的研制开发提供试验环境和技术支撑.

关键词:交流传动;试验平台;能量回馈;转矩控制;异步电动机

An AC drive test-platform of asynchronous motor

LIU Zhao, GAO Diju

(Academy of Science & Technology, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 201306, China)

Key words: AC drive; test-platform; energy feedback; torque control; asynchronous motor

0 引 言

近年来,交流传动在港口及船舶领域的运用范围正不断扩大,从小功率辅助设备到大功率推进装置越来越多地采用交流电动机作为驱动动力.[1-2]为满足港航交流传动与变频电源的试验研究,设计并开发1种以异步电动机模拟负载能量回馈方式的交流传动试验平台,可以完成交流电机、变频器和传动控制系统等多个环节的各种特性的试验和有关参数的测定.

传统的能耗式交流传动试验系统[3-4]由于都使用直流电机,只能试验传动系统的工况,不能实现四象限运行,通用性差且转矩动态响应慢.随着电力电子技术的发展,交流负载电机不存在换向器问题,因此,动静态性能得到显著提高.文献[5-6]采用同步方案,在负载电机加载的同时进行能量回馈,但负载电机运行在电动状态时,其最高转速仍受到同步转速的限制.文献[7]的交流试验系统采用直流回馈,试验负载单元和被试系统驱动单元由同一整流电源供电,被试系统不可更换,限制了试验的内容,不具有广泛性.

1 试验平台总体功能

试验平台为被试系统提供6种电压等级,每种电压的供电容量均为1 000 kVA,在50～500 kW功率范围内满足1∶1试验.试验平台可完成以下功能:

(1)船舶与港口电气传动控制系统试验研究.试验平台可按被试系统的要求,为被试系统驱动电机施加不同特性的负载,完成交流传动系统的控制性能和安全保护试验研究.

(2)交流传动系统电能质量试验研究.通过专业的电能质量分析设备对被试交流传动系统电能质量进行监测和分析,为高次谐波检测控制、滤波器试验研究以及无功功率检测与补偿研究提供真实的试验数据.

(3)中小船舶电力推进系统陆上联调.应用试验平台的电源子系统,通过负载电机模拟螺旋桨特性,构建船舶电力推进系统的真实试验环境,完成电力推进系统动态负载实船化试验,检验控制策略的合理性和系统运行的稳定性.

(4)变频电源综合试验研究.利用试验平台的驱动电机和负载电机,可完成变频电源的轻载与功能试验、负载特性试验、实载长期考核和老化试验、频率调整精度试验以及功耗与效率试验等.

2 试验平台组成

传动试验平台由电源子系统、传动子系统和测试子系统等3部分组成.

2.1 电源子系统

电源子系统的结构见图1.10 kV进线电源经变压,为试验平台提供10 kV,6.6 kV,3.3 kV,1.14 kV,0.69 kV和0.4 kV电源.试验平台负载电机的能量回馈、无功补偿及谐波治理均设置在0.4 kV低压端以降低平台研发成本.

图1 电源子系统结构

2.2 传动子系统

传动子系统由驱动单元和负载单元组成,二者在控制电路和主电路上没有关联,各自独立.被试系统驱动电机和负载电机通过传动轴系联接在1个公共的大平板上,传动子系统结构见图2.

图2 传动子系统结构

2.2.1 驱动单元

驱动单元是可更换的被试设备,由被试系统驱动电机、变频调速柜和驱动控制单元等部分组成.驱动控制单元通过Profibus现场总线连接PLC和变频器等设备组成下层控制网络;通过工业以太网连接PLC与上位监控计算机组成上层监控网络.由于驱动单元与负载单元在控制电路和主电路上没有关联、各自独立,可根据试验需要更换驱动单元的设备,不会对负载单元的工作造成影响.

2.2.2 负载单元

负载单元是相对固定的陪试设备,由负载电动机、主动前端(Active Front End,AFE)四象限变频器、扭矩传感器和负载控制单元等组成.AFE四象限变频器的工作原理如下:当电动运行时,AFE整流单元从电网汲取正弦波交流电,经整流后输出直流电压向逆变/整流单元供电;发电运行时,将直流母线上的能量经回馈回路及电能质量整定系统向电网回馈高质量电能,各次谐波由滤波电路删除.负载单元的控制单元与驱动单元类似.

2.2.3 谐波治理

驱动单元和负载单元的大功率变频器在运行时会产生丰富的高次谐波,为确保平台的电能质量满足国家的相关规范,在驱动单元和负载单元中配置谐波治理单元.负载变频器选用AFE回馈,解决无功功率补偿和谐波治理问题;驱动单元选用二象限变频器,设置有源滤波器完成无功补偿和谐波治理.

2.3 测试子系统

测试子系统主要由电能质量分析设备组成,监测传动子系统在运行过程时对电能质量的影响,完成电压、电流、有功与无功、谐波含量以及功率因素等数据的采集、记录和分析.配备的分析软件可对各项指标进行实时监测、记录和统计等,可自动输出各项完整的特性曲线和计算单,并生成标准的电能质量报告.

3 传动子系统控制策略

变频调速系统采用按转子磁场定向的间接矢量控制[8],具有转速和转矩双闭环调节功能,可根据需要决定采用何种控制策略.在试验过程中,通过控制被试电机处于不同的运行状态,可同时控制负载电机的输出转矩,模拟被试电机的各种负载.控制策略的关键就是对驱动转速和负载转矩进行独立的闭环控制,为被试设备模拟各种真实的负载特性.传动试验系统控制原理见图3.

图3 传动试验系统控制原理

3.1 驱动单元

驱动单元作为被试设备,主要检验其在设定转速下带负载的能力.因此,驱动单元通过上位监控计算机设置的转速给定值ω*与转速编码器返回的转速实际值ω构成转速闭环控制,实现转速的精确控制.ω*可用式(1)的阶跃函数和式(2)的斜坡函数及其组合进行描述:ω*=0,t≤T=C,t>T(1)=ω*=0,t≤T=at,t>T(2)式中:C为转速突加/突减给定值;a为加速/减速斜率.

3.2 负载单元

负载单元作为加载设备,其核心是使负载电机在负载控制器的控制下,模拟泵、风机、螺旋桨和起重机等不同设备的负载特性,精确地向被试驱动电机施加负载转矩,满足动态与静态的性能试验要求.因此,负载单元通过期望施加的扭矩给定值T*load与扭矩传感器返回的扭矩实际值Te构成转矩闭环控制,模拟设备的负载转矩.如果忽略整个试验平台的非连续摩擦力,针对港口和船舶传动设备,被试系统驱动电机所需的多数线性或非线性负载[6]可表示为T*load=T0+aω+bω2+cω3+Jp(3)式中:T0为恒定转矩;a,b和c为可调系数;ω为驱动电机转子机械角速度;J为驱动电机、负载电机以及模拟负载设备的总转动惯量;p为微分算子.整个传动试验系统的动态转矩平衡方程可表示为Tm-Td=(Jd+Jm)dωdt+(Dd+Dm)ω(4)

或ω=Tm-Td(Jd+Jm)p+Dd+Dm(5)式中:J,D和T分别为电机的转动惯量、摩擦因数和电磁转矩;下标d和m分别为负载电机和被试系统驱动电机;Td和Tm分别为由内部转子电磁力产生的电磁转矩和非外部轴上的输出转矩.

假设Tload=Td+Jddωdt+Ddω(6)

Tds=Jddωdt+Ddω(7)则Tload=Td+Tds(8)式中:Tds为负载电机的加速转矩和摩擦转矩;Tload为真正施加给被试系统驱动电机的转矩,即模拟设备的负载转矩.将式(7)代入式(4),得负载电机和被试系统驱动电机动态转矩平衡方程的另一种表达方式Tm=Tload+Jmdωdt+Dmω(9)如图3所示,在转矩闭环控制环节中,负载电机施加给被试系统驱动电机的转矩给定值可由式(3)直接计算,而负载电机的电磁转矩设定值必须考虑自身的加速转矩和摩擦转矩,见式(10).

T*d=T*load-Tds=T0+(a-Dd)ω+bω2+cω3+(J-Jd)dωdt(10)

按照试验要求,在具体实施时通过上位监控计算机设置T0,a,b,c和J,负载电机就能精确地向被试系统驱动电机施加所需特性的负载转矩.

3.3 能量回馈控制策略

由三相异步电动机的工作特性可知,当电机电动运行时,转子转速nr=60f(1-s)(f为定子给定频率;s为转差率,0

本文的被试系统驱动电机与负载电机轴联,因而具有相同的转子转速nr,折算成频率为f0.为使负载电机在提供模拟负载的同时将能量回馈到电网,必须控制其工作在发电状态.[9]通过分析可知,要使整个传动系统在期望的电动-发电状态下稳定运行,必须满足以下要求:

(1)被试系统驱动电机与负载电机定子相序相反,控制被试系统驱动电机的同步转速n1>负载电机同步转速n2,即控制被试系统驱动电机的输入频率f1>负载电机的输入频率f2,且二者极性相同,系统按电动-发电状态运行.事实上,如果f2>f1,整个系统也可稳态运行,只是此时的负载电机工作在电动状态,而被试系统驱动电机工作在发电状态.

(2)f1不能大于f2太多,否则系统运行不稳定,这点由异步电机的最大转差频率决定.当系统按电动-发电状态运行时,被试系统驱动电机的转差频率为fs1=f1-f0,负载电机的转差频率为fs2=f0-f2.当f1>f2过多时,无法保证处于异步电机的最大转差频率内,在此基础上,当同时增大f1和f2的值时,可提高试验转速;当增大f1和f2之间的差值时,可提高2台电机间的转矩差.当动态地控制2个输入频率值时,可控制异步电机运行于恒转矩或恒功率变速状态.

4 试验平台运行性能

由试验平台的实际运行表明,各项功能与性能指标均达到设计要求,操作控制简单,测量精度高,动态响应快.图4为该试验平台的试验结果.被试系统驱动电机的转速给定值为分段突加,每挡阶跃100 r/min,每挡转速持续时间为30 s.负载电机的转矩设置为螺旋桨特性,转矩与角速度平方成正比(M=bω2),a=0,b=0.036 14,c=0,当被试电机转速n等于额定值时,转矩等于50%额定值.

图4 试验曲线

4.1 转速控制性能

驱动单元采用转速闭环控制,使电机依照给定转速运行.由图4可知,被试系统驱动电机实际转速严格跟随给定阶梯形上升.由试验数据分析可知,当驱动变频器输出频率大于10 Hz(转速150 r/min)时,被试系统驱动电机的转速控制精度优于0.01%;当输出频率低于10 Hz时,转速控制精度逐渐变差,在3 Hz时的精度为0.06%:表明被试系统驱动电机的转速控制系统具有良好的稳定性和控制精度.

4.2 转矩控制性能

由图4还可知,负载给定转矩曲线随驱动转速阶梯形上升,其大小与转速平方成正比,而实际转矩紧随转矩给定值变化.由试验数据分析可知,负载电机在接近空载状态时,转矩控制精度相对较差,转速突变时的转矩动态误差约为3.3%;当负载转矩大于额定值5%后,转矩控制性能开始明显好转,重载时的转矩精度优于0.2%:表明负载电机的转矩控制具有较高的控制精度,能满足港航电气传动系统的试验要求.

4.3 电能质量

图5~8为同一时段内的1组电能质量试验

图5 功率变化曲线

图6 电压谐波含量图7 电流谐波含量

图8 功率因数变化曲线

结果.

图5为负载电机输出功率变化曲线,电动状态时功率为正,发电状态时功率为负;图6为负载变频器网侧进线端电压谐波含量图,可以看出负载电机在电动状态和发电状态下轻载时,电压谐波含量较少,随着负载转矩的逐步增加,电压谐波含量逐渐增大,但最高含量小于5%;图7为负载变频器网侧进线端电流谐波含量图,负载电机在电动状态和发电状态下轻载时,电流谐波含量较高,随着负载转矩的增加,电流谐波含量逐渐降低;图8为负载变频器网侧进线端功率因数波形图,负载电机在电动状态和发电状态下轻载时,功率因数较低,随着负载转矩的增加,功率因数逐渐增大并接近1.0.可见,负载变频器采用AFE回馈单元,可有效抑制电压与电流谐波,改善功率因数,提高向电网回馈电能的品质.

5 结 论

基于异步电动机的能量回馈式交流传动试验平台,结合高精度转矩传感器和转矩控制策略,能克服传统交流传动试验系统的很多弊端,通用性强、电能消耗少,在功能、性能方面可以更好地满足港航传动系统的试验需求,为港航领域大功率交流传动系统的研制开发提供试验环境和技术支撑.

参考文献:

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[6]COLLINS E R, HUANG Y. A programmable dynamometer for testing rotating machinery using a three-phase induction machine[J]. IEEE Trans on Energy Conversion, 1994, 9(3): 521-527.

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[9]胡文斌, 刘少培, 张胜洲, 等. 电压解耦矢量控制型交流牵引平台[J]. 电机与控制学报, 2009, 13(6): 903-907.

(编辑 陈锋杰)

作者：刘 昭,高迪驹

电动机变频器负载分析论文 篇2：

变频器与电动机的效率问题

[摘要]从机电一体化的观点和变频调速系统的总体性能出发，使得异步电动机和变频器达到最佳匹配，是电动机和变频器组成的交流调速系统亟需解决的关键问题。

[关键词]电动机；变频器：效率

1.电动机的相关信息及设计

1.1电动机结构及各部分的作用

电动机种类的选择，主要根据生产机械工艺对电力拖动系统提出的要求，着重是对调速指标的要求。目前，直流电动机调速的技术指标较好，设备投资较高，对调速指标要求不太高的场所，可有限考虑采用交流电动机。一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子，还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。定子的作用是用来产生磁场和作电动机的机械支撑，电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成，定子绕组镶嵌在定子铁心中，通过电流时产生感应电动势，实现电能量转换，机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。电动机运行时，内部损耗而发生的热量通过铁心传给机座，再由机座表面散发到周围空气中。为了增加散热面积，一般电动机在机座外表面设计为散热片状，电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是作为电动机磁路的一部分，转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩，转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。

1.2电动机的原理

电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势，电动势的方向由右手定则来确定。运動是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，使转子导条受到电磁力F，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。

1.3电动机设计问题

（1）绝缘等级，一般为F级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。

（2）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。

（3）冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。

（4）防止轴电流措施，对容量超过160KW电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，导致轴承損坏，一般要采取绝缘措施。

（5）对恒功率变频电动机，当转速超过3000/min时，应采用耐高温的特殊润滑脂。

1.4相异步电动机功率以及转速的计算和选择

根据异步电动机的转速表达式：

n=nl（1-S）=60fl（1-S）/P

电机的额定功率是750W，采用星形接法，接在三相380伏的电源上，用变频器监测电流是1.1A；我又用钳形电流表进行测量.测得每相电流为1.1A，这就说明变频器和钳形电流表测得的电流是一致的。电机是星形接法，线电压是相电压的1.732倍，线电流等于相电流，电机实际消耗的功率：380×1.1×1.732=724w，这样电机实际消耗的功率就接近于电机的额定功率。如果电机是三角形接法，线电压等于相电压，线电流是相电流的1.732倍，电机实际消耗功率的计算是一样的。

2.变频器调速时电动机特性及电动机噪声的控制方法

2.1变频调速时电动机的机械特性

用变频调速的方法可以得到很大的调速范围，很好的平稳性和有足够的硬度的机械特性。交流电动机不论是三相同步还是异步在定子内供给频率为f的电压时，将产生旋转磁场，并以每分钟n的转速旋转，它们的转速公式都是如下公式：

n=60f/p（7-1）

p-极对数f-为频率s-转差率（0-3%或0-6%）

式中p为定子极对数。很显然只要改变供电频率f则转速可以改变。机械曲线将沿坐标轴上下移动。从而达到调速的目的采用改变供电电源频率n的调速方法，可以得到很大的调速范围，很好地调速平滑性和足够硬度的机械特性。变频调速时，异步电动机的监界转矩的变化情况，其表达式为：

式中：U1一定子相电压

P定子绕组的极对数

f1一定子供电频率。

当频率f1较低时，定、转子的漏抗随之下降，由于xl+x2较小，r1的影响不能忽略。此时Tm的数值大为降低。异步电机的监界转矩：Tmix

随着定子供电频率fl的降低，异步电机的最大转矩也相应减小，甚至会出现带不起负载的现象。这时的机械性曲线n=f（M）是一簇向下的平行曲线。其中f11>f12>f14>f15>f16，当f1较低，如f1s及f16时，Tm尢为降低。为了保持电机在低速时有足够大的Tm，可在低速时，U1比f1降低的比例小一些，使U1f1的比值随f1的降低而增加。

根据计算，当定子供电频率减小10倍时，最大转矩降低7.8倍。灾是因为随着f1的下降，定子电压U1也成比例地降低，即所谓变频调速的协调控制。U1较小时，定子电阻r1上的压降在u1中占比重较大。

u1=11r1+E，使得产生气隙磁通的感应电势E减小，造成气隙磁通（φ）的减弱，因而电磁转矩T=KφIcosθ下降。使电机的利用率恶化。许多场合要求在调频的同时改变定子电压v，以维持磁通（φ）接近不变；维持Tm。无法维持Tm；被称为“低速线”。适用于速度范围不太大或转矩随转速下降而减小的负载（如风机、泵）。风机和水泵低速时的阻转矩极小，即命名不补偿，电动机的转矩仍有余量，为了节能，可进一步降低电压（即减小值）。

f1由小到达额定值fe，其中f2、f3、f4所对应的最大转矩，用上述方法选用容量132KVA变频器与容量90KW异步电动机驱动风机配套使用。由此可以得出一个很重要的结论：带有低频提升转矩功功能的变频装置，在电动机起动的全过程中，能以最大转矩拖动机起动的全过程中，能以最大转矩拖动机械起动

2.2电动机噪声的控制方法

电动机噪声的控制方法主要有两点：其一是合理设计电机结构。电机设计人员对电磁设计，机械设计做了很大的改进，又对风扇叶片的形状及尺寸，通风口的形状和大小.风道的形状进行了合理的设计，这些方法从噪声源上降低噪声，是非常有效可行的。降低机械噪声主要是提高轴承的质量，装配，公差等。电机放置要水平（破坏平衡），防护罩及盖板的安装（共振）；其二是加装消声器。消声器的基本要求是：具有良好的降噪效果，把电机的噪声控制在容许的范围内；消声器的空气阻力要小；安装消声器后不影响电机的冷却散热，电机的温升要控制在允许范围之内；消声器要体积小，重量轻，便于安装与拆卸，维修要方便。

3结束语

通过理论分析，证明变频器输出谐波对电动机的运行产生很多不利影响，以机电一体化的角度，从优化变频器与电动机组成的变频装置的整体效率出发对交流调速系统进行匹配设计，使其整体性能最佳有着重要的意义。

作者：邹德金

电动机变频器负载分析论文 篇3：

变频器参数调整的运用

摘 要：通过调整变频器的参数，能提高电动机的使用寿命，还能节能，也能给企业带来经济效益，因此通过合理的调整变频器的参数使变频器产生最大效率，减少投资、减少机械损耗。

关键词：变频器 矢量控制 参数调整

一、变频器

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电动机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。

二、矢量控制

变频器矢量控制方法是通过修改参数来实现，主要是修改（选择控制模式）为“矢量控制模式”。

1.通过修改变频器控制模式为矢量控制的方法

下面以某企业使用的自动化立体仓库堆垛机进行实例分析。在堆垛机调试运行期间出现以下故障现象：变频器有电动机过热、风扇过热报警，查看堆垛机在水平方向、垂直方向、货叉方向电动机有紧急抱闸情况，电动机发热严重，同时对机械的损耗很大，经常需要更换侧边导向轴承，货叉轴承。也因此产生铁屑，影响了产品的品质，经分析发现这种变频器控制方式有缺陷，制动生硬，控制精度不高，主要原因是变频器在低速运行时不稳定，力矩小、确诊后将变频器A1-02参数0（无PG V/F控制）修改为2（无PG矢量控制），使用后变频器报警消失、各方向动作平稳、柔和。

2.变频器矢量控制模式的正确运用

变频器矢量控制能解决在低速运行时力矩小的问题和提高控制精度，但必须在合适的场合使用。如果矢量控制方式应用不当，反而使电动机产生转速误差。

案例：一台日立SJ100变频器同时控制两台0.75kW的计量泵同步电动机，一直运行良好。但在今年开始做的高收缩FDY原料丝时，发现纤度不准，检查发现工艺没有问题，分析是否由于计量泵转速不准而导致的，查阅发现变频器A44（V/F特性曲线）设置为02（无传感器矢量控制），无速度传感器矢量控制在实际情况下不允许一拖几，只能一对一定向控制。我们怀疑会不会电动机运行时间久了，引起参数（电感、电阻等）的变化，变频器不能识别？我们把A44设置为01（恒转矩）运行，再测量纤度，一切正常，问题解决。

三、参数调整

变频器的基本频率是不宜随意调整的，但是某些特殊情况下，调整基本频率是必须的，可以起到意想不到的效果，案例如下。

1.变频器与电动机的额定电压不符时的处理

有一个三相220V的同步永磁电动机，用富士FRN3.7G11S-4变频器控制，设定额定电压时，变频器设定最小只能到320V，不能达到220V的要求，电动机无法启动。在这种情况下，只能通过提高基本频率的方法来解决。把基本频率设置为86Hz即可。问题迎刃解决，电动机正常运行。在低频运行的情况下，由于变频器的u/f线是可以任意调整的，要降低电压，只需正确设置u/f线即可。但是在额定频率的情况下，我们是不可能通过改变u/f线来调整电压的，只有通过加大基本频率来调整与额定频率对应的电压。这里的改变频率是指基本频率，因为变频器采用了V/F控制模式，改变了频率就改变了相应的电压，而与实际运行频率无关。

2.变频器输出频率及各单元时间的调整

对异步电动机的变频调速控制时，理想的电动机状态是电动机的主磁通保持额定不变。

磁通太弱，铁芯利用不充分，在相同的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，励磁电流大，限制了定子电流的负载分量，为使电动机不发热，负载能力也要下降。

公式1：E1=4.44f1N1Φm其中 f1为定子频率（Hz）、E1为定子每相由气隙磁通感应的电动势、N1为定子相绕组有效匝数、Φm为每极磁通量（Wb）。由公式1可以看出，f和Φm成反比。

公式2：电动机转矩T=KIΦ，其中K为常数、I为电流、Φ为磁通。由公式2可以看出，T和Φ成正比，当Φ增大时，T增大。由此可见，要保持Φm恒定，就必须对E1和f1进行适当的控制。

基频以下的恒磁通变频调速。基频即为电动机的额定频率。基频以下的调速，为了保持电动机的负载能力，应保持气隙磁通Φm不变，就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数。这种控制方式称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。一般地E1难于直接检测和直接控制。当E1和f1的值较高时，定子的漏阻抗压降相对较小，可忽略不计，则可近似认为U1=E1，保持U1/f1=常数，即为恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制方式。但当频率较低时，U1和E1都变小，定子的漏阻抗压降不能忽略，此时应人为地适当提高定子电压U1，补偿定子电阻压降的影响，使气隙磁通基本保持不变。

基频以上的弱磁变频调速。频率由额定值向上增大调速时，电压U1受额定值限制不能升高而使主磁通减小，相当于直流电动机弱磁调速，属于近似的恒功率控制方式。

异步电动机变频调速必须按照一定的规律同时改变定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压频率均可调节的供电电源，实现调速控制。以下通过两个案例说明。

第一，通过计算变频器的输出频率对电动机正确选型。

容量相同，但额定转速不同的电动机的额定转矩是不一样的。TMN=9550PMN/nMN式中：TMN—电动机的额定转矩，Nm；nMN—电动机的额定转速，r/min。由式中可以算出不同磁极对数的75kW电动机的额定转矩如下，①2p=2： nMN=2970r/min，TMN=241Nm；②2p=4：nMN=1480r/min， TMN=484Nm；③2p=6：nMN=980r/min， TMN=731Nm。

虽然不同磁极对数，电动机的额定转矩不相等，但它们在额定转速以上运行时，在相同转速时的有效转矩却是相同的。上述的特点在某些要求大启动转矩的旧设备改造中特别有用。例如，某企业一机械设备，静态时摩擦系数最大，原来采用直流电动机，具有较大的启动转矩，改造成变频调速时，选用额定容量和转速都相同的异步电动机时，启动较困难，甚至不能启动，这时选用额定转速较低的异步电动机，可得到满意的解决。

第二，各参数单元时间修改。

下面以某企业堆垛机运行遇到的堆垛机垂直自由落体故障问题进行分析。

堆垛机载货台上下升降电动机采用的是SEW 型，额定功率是11kW，额定电流是13.6A，额定电压380V，额定转速是1440r/min。在试运行阶段，该设备处于正常的输出频率范围内运行，由于经常出现失速误报警，怀疑是载货台超速运行所致，把频率降低后出现了载货台从15层直接下滑到地面的严重事故。分析下滑的原因是什么呢？应该是由于频率降低，在电动机还没有完全达到转速时、电动机的抱闸已打开，造成设备产生向下的力，造成载货台拽着电动机运动，造成失速。查阅说明书，对S1-02（启动时直流制动电流）、S1-04（启动时直流制动时间）、S1-06（z制动器打开延迟时间，三个参数进行了修改，堆垛机恢复正常工作。

（作者单位：江苏省苏州技师学院）

作者：蔡洪鸣