变频调速技术的常见问答

工控网用户名： LTTL1314

笔名：蓝海华腾E-MAIL ： LTTL2008@126.C0M

2008-12-01

变频器调速技术的常见问答

1- 第 1 至第 21 问为电机传动技术常见问答

2- 第 21 至第 39 问为变频调速技术常见问答

01-电机的防护等级是什么意思？ 举例来说， ip23 的电机指电机能够防止大于 12mm 的固

体物体侵入，防止人的手指接触到内部的零件防止中等尺寸（直径大 12mm ）的外物侵入。能够防止喷洒的水侵入 ，或防止与垂直的夹角小于 60 度的方向所喷洒的水进入造成损害。

IP （ INTERNATIONAL PROTECTION ）防护等级系统是由 IEC （ INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION ）所起草。将电机依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电机内之带电部分，以免触电。 IP 防护等级是由两个数字所组成，第 1 个数字表示电机离尘、防止外物侵入的等级，第 2 个数字表示电机防湿气、防水侵入的密闭程度，娄字越大表示其防护等级越高。

02- 什么样的电机是交流变频电机啊？

简单点说就是交流电机的控制中使用了变频技术。交流变频电机实际上是一种靠调节交流电频率来调速的电机 , 调整交流电频率要靠变频器 , 电机本身不会变频 , 在很多要求不高的场合就是拿普通电机加变频器调速当交流变频电机使用 .

03- 大功率电机都有一个减速机，减速机在这里的作用？ 减速机的用途可简略归纳一下：

1 ）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速笔，但要注意不能超出减速箱额定扭矩。 2 ）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数据。

04- 解答一下电机起动时转速慢的原因？ 如果仅仅是起动时转速慢，起动后正常。

可能是起动电容不匹配、或者是电机设计本来就是这样的（根据场所设计）

还有可能就是负载阻力过大等因素造成的起动时间过长。

如果起动后转速还慢，可能是问题可能是电压不足、电容不匹配、转动阻力大等。

05- 绕线型异步电机转子集电环的电刷怎样选择？ 主要根据电刷的工作条件是否满足电流密

度（ A/cm2 ）和集电环园周边缘的线速度（ m/s ）来确定。确定公式：①电刷载流量（ A ） = 电刷电流密度（ A/cm2 ） ×电刷宽度 L（ cm ） × 电刷厚度 b（ cm ）≥电机转子额定电流（ A ）；②集电环园周边缘的线速度（ m/s ） = 电动机额定转速（ r/m ） /60（ s ） × 集电环周长（ m ）≤电刷适用的规定范围（ m/s ）。

06- 请教 60HZ 的电机放在 50HZ的电源上用，需要注意什么？ 这是由于电机的电流频率低于设计频率，

要使其转动中产生的空载反电动势减小、空载电流增大，对电机造成损坏，因此就要求其空载电压降低了。

在变频调速技术中，电动机的频率和定子电压是同时改变的。即是频率下降，电压也要同时下降，电动机才不会过流，才会得到理想的运行效果。

07- 同样的电机 50HZ 的电机和 60HZ 的电机电阻一样吗？ 如果输出功率一样则电阻是一样的。 Pe=Ea*U*sin@/Xe ( 写的字母不太一样 )Pe为发电机电磁功率，忽略定子电阻，电磁功率等于发电机有功功率

Ea为发电机电动势；Q‑DrAG\U为无穷大系统母线电压@为 Ea与 U的夹角，称为功角。 *D\8bx9X#f|,l‑Q6^'\+JXe为包括发电机电抗在内的发电机到无穷大系统母线的总电抗

08- 调速电机能频繁起动吗？ 调速电动机能频繁启动，我们公司做调试用的电机都是调速电机，经常这样频繁启动，也没出现过怎么问题。不过能尽量减少频繁启动当然是最好了。不管怎么电机频繁启动次数多，对电机都会有损害。

09- 请教高手怎么才能知道电机是△ /Y 接法？ 星形接法是三相绕组一端相连，另一端分别接三相电源，形状像字母“ Y”；三角接法是三相绕组首尾相连，形成一个“△”形，三角形的顶端再接三相电源。

它们的相电压不同，一般星形接法的电机额定电压是 220V，三角接法的额定电压是 380V。 接法在接线盒的盖板内外侧一般都会有标明，不同的接法对应不同的电源电压。

10- 请教电机的极数对其选用有何影响？ 电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它

的扭距就越大；在选用电机时，您要考虑负载需要多大的起动扭距，比如象带负载起动的就比空载起动的需要扭距就大，如果是大功率大负载起动，还要考虑降压启动（或星三角启动）；至于在决定了电机极对数后和负载的转速匹配问题，则可考虑用不同直径的皮带轮来传动或用变速齿轮（齿轮箱）来匹配。如果由于决定了电机极对数后经过皮带或齿轮传动后达不到负载的功率要求，那就要考虑电机的使用功率问题了。

11- 请教什么是串激电机，具体原理是什么？ 串激（串励）电机就是定子绕组和转子绕组串联的。 工作原理：在交流电源供电时，产生旋转力矩的原理，仍可以用

直流电动机的运转原理来解释。当导体中通有电流时，在导体的周围产生磁场，其磁力线的方向取决于电流方向。将通电的导体放入磁场中，这磁场与通电导体所产生的磁场相互作用，将使此导体受到一个作用力 F，并因此而产生运动，导体会从磁力线密的地方向磁力线稀的方向移动，当将由两个互相相对的导体组成的线圈放入磁场时，线圈的两个边也受到了作用力，此二力的方向相反，产生力矩。当线圈在磁场中转动时，相应的二个线圈边，从一个磁极下转到另一个磁极下时，此时由于磁场极性有了改变，将使导体受到的作用力的方向改变，也使转矩的方向改变，从而使线圈向反方向转动，于是线圈只能绕中心轴来回摆动。

12- 一台额定电流为 12A 的潜水泵，启动电流最大达到了 87A ，此时就会引发上游开关热磁保护动作跳闸？

起动电流的瞬时值与负载无关，即使泵叶卡涩也不应该造成起动电流瞬时值的最大值变化。若果真泵叶卡涩，只会造成起动电流持续时间较长，降不下来（这倒可能造成上游开关热磁保护动作跳闸）。

起动电流最大值偏大的原因还可能三相绕组的某一相部分断线（若绕组采用双线并绕的话）。可以采用双臂电桥测量三相绕组的直流电阻值，若发现偏差较大，应该怀疑某一相部分断线（电阻值较大的相断线）。 此外，还应该注意该电机是否并联有改善功率因数的电容器，若电容性能变差，也会造成起动电流值偏大的现象。

13- 怎么样判断三相异步电机的好坏？ 总结一下如何判定三相异步电机线圈的好坏 , 要用什么仪表检查 :

1.兆欧表 ；可用于电机相间和相对地间的绝缘电阻测量 ,并且不可小于 0.5兆欧 .2.万用表；用于检查电机线圈通断的测量 .3. 单臂电桥 ；精确测量线圈电阻 , 可以知道每相线圈的电阻是否接近 ,特别是对重新绕制后

电动机的故障无非就是两大块：机械和电气。 机械方面有：1 、轴承是否缺油或者损坏，2 、端盖是否“跑外套”，轴承是否“跑内套”？ 电气方面的主要有：1 、绝缘电阻是否合格？2 、三相直流电阻是否合格？用双臂电桥测量。3、转子是否断条？电动机的直流电阻是判断电动机的重要依据。

14- 请问零线上面可以加断路器和熔断器吗？

1 、只有单相电路时，可以加断路器，即零线火线可以进开关，进熔断器；

2 、三相电路，零线切忌进断路器、进开关、进熔断器。

15- 请问电机软起动器是否能节能 ?

软启动节能效果有限，但可以减少启动对电网的冲击，也可以实现平滑启动，保护电机机组。

根据能量守恒理论 , 由于加入了相对复杂的控制电路 ,软启动不但不节能 , 还会加大能量的消耗 , 但它可以减小电路的启动电流 , 起到了保护的作用。

16- 请教电机的过载和短路之间有什么联系吗 ? 电机的过载有两种：1. 是机械负荷过载，是带动的负荷超过额

定值或者传动系统有卡阻现象的过载，这和短路是没有什么关系的。

2. 是负荷正常，电机电流过载，这就可能是电机绕组有局部对地、匝间之间的短路现象。

17- 使用 100KVA 变压器供给总功率300kw 电器（最大为 37kw ）够用不？ 100KVA 的变压器能带多大的负载 ?看了下面的

计算公式就知道了 P= 容量 * 功率因数 *80％＝ 100*0.9*80%=72KW 一般超负荷 20%运行 1 小时是允许的，所以够用。

主要看总电流超没超， 100KVA 的变压器高压电流是 5.8A ，低压电流是 150A ，即便偶尔的超也不要紧，主要看温升别超过 55度。温升等于实际温度减去环境温度。

18- 请问如何测量电机的绝缘电阻？

如果是三相交流电机，测量电机三相绕组的相间和对地的绝缘电阻。 如果是直流电机，测量电机电枢绕组对地，串激绕组对地，他激绕组对地，串激绕组对他激绕组。 按被测电机电压等级选择相应的摇表。 测量步骤 : ‑‑‑ 断开电源 ‑‑‑ 对地放电 ‑‑‑如果是三相交流电机打开中心点（如果可以） ‑‑‑如果是直流电机，提起电刷。 ‑‑‑用摇表分别检测相间和对地绝缘电阻 ‑‑‑ 对地放电 ‑‑‑恢复线路 ‑‑‑记录绝缘电阻，及环境温度在案

19- 请教什么是无刷无环起动器？

无刷无环起动器是一种克服了绕线式异步电动机装有滑环、碳刷和复杂的起动装置等缺点，而保留了绕线电机起动电流小，起动转矩大等优点的起动设备。凡原来采用电阻起动器、电抗器、频敏变阻器、液体变阻起动器、软起动器起动的 JR 、 JZR 、 YR 、 YZR 三相绕线转子交流异步电动机 ( 变速、装有进相机的除外）均可选用“无刷无环起动器”来更新换代。

20- 发电机功率计算的公式怎么算？ 发电机额定功率＝电压Ｘ电流 即 (P=UＸ I) 电机铭牌一般标为 24V或 12V，因此有的客户计算电压时，所用公司为 24(12) Ｘ电流，所算出的功率与我公司所说的相差很大。实际上， 24V或 12V是国家规定的车辆系统标称电压，但发电机的工作电压要高于电瓶电压，以便向电瓶充电，所以实际工作电压分别为 28V或 14V。因此，电机功率应为其工作电压Ｘ电流，即 28(14) Ｘ电流。例如： JFB271－C其铭牌标称为 24V 70A ，其功率应为 28VＸ70A＝ 1960W，一般也称为 2000W电机。

21- 感应电动机启动时为什么电流大？而启动后电流会变小？ 当感应电动机处在停止状态时，从电磁的角度看，就象变压器，接

到电源去的定子绕组相当于变压器的一次线圈，成闭路的转子绕组相当于变压器被短路的二次线圈；定子绕组和转子绕组间无电的的联系，只有磁的联系，磁通经定子、气隙、转子铁芯成闭路。当合闸瞬间，转子因惯性还未转起来，旋转磁场以最大的切割速度——同步转速切割转子绕组，使转子绕组感应起可能达到的最高的电势，因而，在转子导体中流过很大的电流，这个电流产生抵消定子磁场的磁能，就象变压器二次磁通要抵消一次磁通的作用一样。

定子方面为了维护与该时电源电压相适应的原有磁通，遂自动增加电流。因为此时转子的电流很大，故定子电流也增得很大，甚至高达额定电流的 4~7倍，这就是启动电流大的缘由。

启动后电流为什么小：随着电动机转速增高，定子磁场切割转子导体的速度减小，转子导体中感应电势减小，转子导体中的电流也减小，于是定子电流中用来抵消转子电流所产生的磁通的影响的那部分电流也减小，所以定子电流就从大到小，直到正常。

22- 一台塑胶挤出设备 , 是由安川变频器控制电机，已有一年多 , 目前每运行一个小时，变频器就显示马达过载，该故障是电机问题还是变频的问题？ 这个问题 , 在没有确定的情况下两者都有可能：1. 电机也有可能由于使用时间长了，磨损耗大后运行电流也大，或者厂家塑胶挤的原料没有炼好或质量不合格，而造成过载。

2. 变频器也由于使用了一年多，功率板上电流检测电路有故障，或传感器损坏等，可以调整一下加速时间也有用。改善一下工作环境也是一个办法，如清理灰尘，工作温度。

23- 变压器能作为变频器的负载吗？ 从原理上讲应该是可以的，但在实际中却不实

用，变频器就是不用变压器升压，也应该有可用于 380V以上电路的品种的，如果要更高电压的，那也有直接用 220V或 380V直接变频再用倍压方式取得高压的电路可以采用。变频器主要用于负载驱动（如电动机），很少用于电源变频的，而变频器的功能远远不仅限于变频本身，还有很多的附加功能，如各类的保护等，如果用变频器来获得变频电源，从经济的角度考虑是不可取的，建议采用其他变频电路。

24- 变频器能否调至 1Hz 吗，最高可以调多少 HZ 使用？ 有的品牌变频器最低频率可以调至 0.1HZ,最高

频率可以调至 3000HZ. 如果变频器用在一般的交流异步电机上，变频

器调至 1Hz时已经接近直流，是绝对不可以的，电机将运行在变频器限制内的最大电流下工作，电机将会发热严重，很有可能烧毁电机。 如果超过 50Hz运行会增大电机的铁损，对电机也是不利的，一般最好不要超过 60Hz，（短时间内超过是允许的）否则也会影响电机使用寿命。

25- 变频器的频率调节为什么调节电阻能改变频率？ 变频器的频率调节电阻是用来把变频器

的 10V基准电压进行比例分压，然后送回变频器的主控板。变频器主控板再把电阻送回来的电压进行模数转换读取数据，然后再换算成额定频率的比例值输出当前频率，因此调整电阻值即可以调整变频器的频率。

26- 变频器能对电机电流解耦吗？ 变频能解耦吗？不能！但它只要输出的

频率 f、同步转速 n1 使得转差率保持在稳定区或者额定转差率 Se，就等于对电机电流解耦，因为转子功率因数此时是 1 ，转子电流就是大家要解耦的要控制的转矩电流！变频器是异步电机的调速装置，它不可能超越异步电机的机械特性而进行所谓的任何控制！

27- 请教载波频率对变频器及电机的影响？ 载波频率对变频器输出电流有影响（ 1 ）运行频率越高，则电压波的占空比越大，电流高次谐波成份越小，即载波频率越高，电流波形的平滑性越好；

（ 2 ）载波频率越高，变频器允许输出的电流越小； （ 3）载波频率越高，布线电容的容抗越小（因为 Xc=1/2πfC），由高频脉冲引起的漏电流越大。

载波频率对电机的影响 载波频率越高，电机的振动越小，运行噪音越小，电机发热也越少。但载波频率越高，谐波电流的频率也越高，电机定子的集肤效应也越严重，电机损耗越大，输出功率越小。

28- 为什么变频器不能用作变频电源？

变频电源的整个电路由交流一直流一交流一滤波等部分构成，因此它输出的电压和电流波形均为纯正的正弦波 ,非常接近理想的交流供电电源。可以输出世界任何国家的电网电压和频率。

而变频器是由交流一直流一交流（调制波）等电路构成的 , 变频器标准叫法应为变频调速器。其输出电压的波形为脉冲方波 ,且谐波成分多 ,电压和频率同时按比例变化 , 不可分别调整 , 不符合交流电源的要求。原则上不能做供电电源的使用 , 一般仅用于三相异步电机的调速。

29- 使用变频器时，电机温升为什么比工频时高呢？ 因为变频器输出电压波形不是正弦波，而是畸形波，在额定扭矩下的电机电流比工频时要多出约 10%左右，所以温升比工频时略有提高。

另外还有一点：当电机转速降低的时候，电机散热风扇速度不够，电机温升会高一些。

30- 为什么漏电断路器在使用变频器时易跳闸呢？ 这是因为变频器的输出波形含有高次谐波，而电机及变频器与电机间的电缆会产生泄漏电流，该泄漏电流比工频驱动电机时大了许多，所以产生该现象。

变频器操作输出侧的漏电流大约为工频操作时的 3倍多，外加电动机等漏电流，选择漏电保护器的动作电流应该大于工频时漏电流的 10倍。

31- 请教变频器输出端为什么要加输出电抗器，它作用是什么？ 变频器输出端增加输出电抗器，是为了增加变

频器到电动机的导线距离，输出电抗器可以有效抑制变频器的 IGBT开关时产生的瞬间高电压，减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。

电抗器的主要作用：是用以限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在 540V/μs 以内，它还用于钝化变频器输出电压（开关频率）的陡度，减少逆变器中的功率元件（如 IGBT）的扰动和冲击。

32- 变频空调是否省电节能？ 变频空调能省电 : 1 能减少起动电流 , 减少对电网的冲击，延长压缩机的使用寿命 , 实现节能降耗 .试想以下一个小区内只用一台电源变压器，夏天都在用空调一旦变压器过负荷调闸，再次合闸好合吗？如都用变频空调就好合的多了

2 当室内温度降低的时候自动降低频率即降低压缩机转速 ,同时空调内的电子膨胀阀自动关小保持室外机散热器的温度 , 使散热器对外的传热温差不变，即保持空调的能效比不变，始终工作在较高的效率下，最终达到热平衡，即室外传进室内的热量等于空调打往室外的热量。而普通空调随着室内空气温度的降低，室外机散热器工作温度也降低，此时传热温差减少散热效果变差，此时空调的能小比降低，不能保持空调始终工作在较高的效率下。

33- 一台变频器拖多台电机，应该注意什么？ 1. 可以一拖多，但必须是用在平移机构 . 2. 控制方式必须为 v/f, 不能用矢量控制 . 3. 变频器容量应 >= 电机容量，具体放

多大容量视负载特性而定 . 4.每台电机应加热保护 .

34- 我要做电机变频调速实验，普通电机可以实现变频调速吗？还是必须买变频电机？ 要做电机变频调速实验用普通的交流电机就行 .

直流电机也可以实现变频，例如现在的直流变

频空调：其把工频交流电转换为直流电源，并送至功率模块，模块受微电脑送来的控制信号控制，和交流变频所不同的是模块输出受控的直流电源送至压缩机的直流电机，控制压缩机的排量，从而实现“变频调速”。

35- 电机加上变频调速器后有嗡嗡声是怎么回事？

所说的“嗡”的声音，那是因为变频器输出波形载波频率引起的，通常如果你用的变频器是固定载波的话，此时电机发出的是尖叫 ,对人耳刺激比较大，那你可以通过调节载波频率(变频器技术手册功能表里有这个功能参数 )。载波频率越高声音越小，但载波越高的话此时电机就越容易发热。所以要根据发热程序和发出的声音一起考虑你所使用的载波频率，一般出厂时都是在额定电流下最合适的载波频率，一般情况下你不需要去改动他 !

而如果变频器用的是随机载波的话，那电机发出的 "嗡 "的声音将比较柔和，但声音一般会比固定载波的声音要好听点。呵呵 (更容易让人接受 )，如果你不会接受的话 , 或者说你想静音运行的话，你也可以把载波频率向上调，调到满意为止。

36- 变频器单相 220v能变出三相380v吗？ 是不可以的。变频器本身是不能升压的，更不能从单相 220v变出三相 380v。从理论上这是可行的，用变压器将单相 220V 升高为 380V ，然后单相 380V 转换为三相 380V。

37- 交流伺服电机可以用变频器控制吗？ 由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，应用也不大相同，所以

是不可以的： 1 、在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的，精度和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的，但好象不能直接控制位置。　　

2 、在有严格位置控制要求的场合中只能用伺服来实现，还有就是伺服的响应速度远远大于变频，有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制，能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代。

关键是两点：一是价格伺服远远高于变频，二是功率的原因：变频最大的能做到几百KW，甚至更高，伺服最大就几十KW。伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）。

38-采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频

率和电压，起动电流被限制在 150%额定电流以下 (根据机种不同，为 125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为 6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动 (起动时间变长 )。起动电流为额定电流的 1.2~1.5倍，起动转矩为 70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为 100%以上，可以带全负载起动。

39- 变频调速在什么行业上应用 ?有什么好处 ? 变频调速在什么上应用 ? 对有调速要求的转动机械上都能应用

有什么好处? 在变频调速实现之前（理论上早已实现，但是真正实现是在电力电子器件发明之后）传统调速采用直流，直流调速的缺点是： 1 。直流电机结构复杂，维护成本高 2 。由于换向器的存在，直流电机功率已经没有多少上升空间。 因此变频调速的好处在于： 1 。可以使交流电机得到比直流调速一样优异的调速性能 2 。交流鼠笼式异步电机维护简单方便

3。交流电机功率不存在换向器的限制

不懈追求完美，创新永无止境

本幻灯片主要总结归纳了自动化技术、机械传动技术、变频器技术人员提出来的问题，主要介绍了如何解决和处理这些常见的问题，全部采用问答形式。希望能提供给大家参考与学习。

如有错误之处，欢迎您指正！