水泵通过变频器是控制电机实现节能的过程

1.水泵电机的旋转速度为什么能够自由地改变？

电机旋转速度单位：r/min每分钟旋转次数，也可表示为rpm.

例如：2极电机50Hz 3000[r/min]

4极电机50Hz 1500[r/min]

结论：电机的旋转速度同频率成比例

感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。

另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。

因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。

n=60f/p

n:同步速度

f:电源频率

p:电机极对数

结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。

例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V。

2.当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？

变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。

电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。

通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。

通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。

3.当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低

通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。(T=Te,P<=Pe）

变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。

当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。

举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。

因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.(P=Ue*Ie)

4.变频器50Hz以上的应用情况

大家知道,对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的。

如变频器和电机额定值都是:15kW/380V/30A,电机可以工作在50Hz以上。

当转速为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A.这时如果增大输出频率到60Hz,变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A.很显然输出功率不变.所以我们称之为恒功率调速。

这时的转矩情况怎样呢

因为P=wT(w:角速度,T:转矩).

因为P不变，w增加了，所以转矩会相应减小。我们还可以再换一个角度来看:

电机的定子电压U=E+I*R(I为电流,R为电子电阻,E为感应电势)

可以看出，U,I不变时，E也不变。而E=k*f*X,(k:常数,f:频率,X:磁通),所以当f由50-->60Hz时，X会相应减小。

对于电机来说,T=K*I*X，(K:常数,I:电流,X:磁通)，因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。

同时,小于50Hz时,由于I*R很小，所以U/f=E/f不变时,磁通(X)为常数.转矩T和电流成正比。这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力。并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)

结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时，电机的输出转矩会减小.

5.其他和输出转矩有关的因素

发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力

载波频率：一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率，最高环境温度下能保证持续输出的数值。降低载波频率,电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。

环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值。

海拔高度：海拔高度增加，对散热和绝缘性能都有影响。一般1000m以下可以不考虑，以上每1000米降容5%就可以了。

6.压缩机变频与工频控制的性能对比