变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。常用三相交流异步电动机的结构为图1所示。定子由铁心及绕组构成,转子绕组做成笼型(见图2),俗称鼠笼型电动机。当在定子绕组上接入三相交流电时,在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场,它与转子绕组产生相对运动,使转子绕组产生感应电势,出现感应电流,此电流与旋转磁场相互作用,产生电磁转矩,使电动机转动起来。电机磁场的转速称为同步转速,用N表示
式中:f—三相交流电源频率,一般为50Hz;p—磁极对数。当p=1时,N=3000r/min;p=2时,N=1500r/min。可见磁极对数p越多,转速N越慢。
转子的实际转速n比磁场的同步转速N要慢一点,所以称为异步电机,这个差别用转差率s表示:
当加上电源转子尚未转动瞬间,n=0,这时s=1;起动后的极端情况n=N,则s=0,即s在0~1之间变化。一般异步电机在额定负载下的s=(1~6)%。
由式(3)可以看出,对于成品电机,其磁极对数p已经确定,转差率s变化不大,则电机的转速n与电源频率f成正比,因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速,进而达到异步电机调速的目的。
但是,为了保持在调速时电机的最大转矩不变,必须维持电机的磁通量恒定,因此定子的供电电压也要作相应调节。变频器就是在调整频率(VariableFrequency)的同时还要调整电压(VariableVoltage),故简称VVVF(装置)。通过电工理论分析可知,转矩与磁通量(最大值)成正比,在转子参数值一定时,转矩与电源电压的平方成正比。
变频器的工作原理是把市电(380V、50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件(GTO、GTR或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC-DC-AC(交-直-交)变频方式。
图3给出国产变频器的原理图。图中各组成部分名称已经标出,DSP是微机编程器。乐鱼电竞
利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动乐鱼电竞、平滑的增速或减速,基本保持异步电机固有特性转差率小的特点,具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点,这对于水泵,乐鱼电竞风机等设备是很适用的。