怎样理解变频器U/f曲线

2016/8/25 21:22:18 人评论 次浏览 分类:变频器  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/696.html

昌晖仪表为便于大家深入了解变频器U/f曲线概念,本文从电源频率改变对电动机的影响、基本保持磁通ФM不变的方法、基本U/f曲线、应用中V/F不要等同于U/f这四个方面介绍U/f曲线相关知识。

电源频率改变对电动机的影响
电动机的转速: 公式中:f为电源频率;p为定子绕组的磁极对数;s为转差率。要对电动机进行调速,方法有:①改变磁极对数p,但只能做到有级调速;②改变电源频率f,也就是采用变频器调速,可做到无级调速。

电动机的转子是依靠电磁感应而得到能量的,把能量从定子绕组传递给转子的是主磁通ФM,而主磁通ФM在电路中通过反电动势E1来体现,在额定频率时,定子绕组的反电动势E1的大小是和电源频率fl与磁通ФM的乘积成正比,即E1≈U1≈ke1×fl×ФM。如果电源电压U1不变,磁通ФM与fl成反比,电源频率fl改变,会导致磁通ФM的减小或增大,而产生弱励磁或过励磁现象,弱励磁将引起转矩不足而过励磁会引起磁饱和,铁耗急剧增加使电动机发热、效率和功率因数都下降。因此在调速时如何保持磁通ФM不变,就成为变频器调速时要解决的一个重要问题。


基本保持磁通ФM不变的方法

在变频调速过程中,要使磁通令M基本保持不变,就必须使U1/fl≈conest,也就是说在改变频率fl的同时,还需改变定子电压U1。保持ФM≈conest的手段,就是保持电压调节比Ku等于频率调节比Kf即:
         
公式中Ux为fx对应的电压(单位:V);Un为电动机的额定电压(单位:V);fx为运行频率,即调节后的频率(单位:Hz);fn为电动机的额定频率,(单位:Hz)。

变频器基本U/f曲线
为改荐使用变频器后电动机的机械特性,最广泛使用的就是V/F控制方法。即通过控制变频器输出部分的Ku/Kf值,使电动机的转矩得到提升,以满足负载的要求。

   
变频器基本U/f曲线

针对Ku=Kf下降时ФM下降的情况,采用适当提高调压比Ku,而使Ku>Kf而来保持ФM≈conest。最终使电动机的临界转矩得到补偿,这就是所谓的转矩补偿(又称为转矩提升),这是通过提高U/f比来得到的。


使Ku=Kf时的U/f线称为基本U/f曲线,它表明了没有补偿时的电压Ux和频率fx之间的关系,它是进行V/F控制的基准线。

在U/f曲线设定中

1、基本频率fb和电动机的额定电压相对应(50Hz对应380V),通常变频器基本频率fb应按电动机的额定频率来设定。
2、最高频率fmax和最大的外给定信号Xmax相对应。
可看出U/f曲线是设定变频器和电动机正常工作的依据。

实际的变频器U/f曲线

各型变频器都提供了多种U/f曲线(实际就是一些子程序),由用户根据负载情况来选择及进行设定。常用的U/f曲线可分为:
1、单U/f曲线,用于恒转矩及平方律负载,其设定原则是,以最低工作频率时能带动负载为前提。厂家将多条曲线做成U/f图形方式供用户选择。
2、分段的单U/f曲线,用于负载的转矩与转速成比例的负载,即在转速低时,负载转矩小补偿也少些,转速升高,转矩增大补偿作用也加强。
3、自动单U/f曲线,变频器可根据负载电流的大小,自动调整U/f曲线。
4、自定义U/f曲线,可由用户设定U/f曲线的第一/第二/第X个电压及第一/第二/第X个频率值。

应用中V/F不要等同于U/f

对于变频器的U/f曲线,有的文献资料或产品说明书上写“V/F”,有的写“U/f”,那“V/F曲线”和“U/f曲线”有没有区别?这些写法实质都是针对V/F控制方法而言,是没有区别的。有的人可能会说V/F和U/f字母都不同,意思也应该不相同吧?目前对“U/f选择”功能有不同的称谓,就是说还没有一个统一的定义。变频器的应用中最好V/F不要等同于U/f,应把它看成这是同一作用的两个概念,即V/F属于控制思路,而U/f曲线则是具体方法、这样在理解和应用上就不会混淆了。

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