2021年09月24日 | 变频器转矩提升原因和调试方法

2021-09-24

转矩提升又叫转矩补偿，是为补偿电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围内U/F增大的方法。变频器将电动机在一定时间内从静止状态驱动到一定的运转速度，需要克服机械装置的静态转矩阻力和运行加速度转矩阻力。由于在低速时电动机励磁电压降低，为此，需要补偿电动机的欠励磁状态，使电动机低速运行时的转矩增大（U/F特性增强，也即U/F在低频段的斜率增大），以此来克服这两种转矩阻力。

普通电动机采用的冷轧硅钢片铁芯的导磁系数不是很高且不是常数，正常情况下铁芯工作在其磁化曲线的附点以上至膝点附近的一段区域内。在这段区域内导磁系数最高，在工频电源下能满足电动机正常运行的要求。电动机采用变频器供电运行时，在低频区域电动机电流很小（有时比电动机在工频下的空载电流还要低），使得这种冷轧硅钢片铁芯工作在磁化曲线的附点以下，在这一段区域内铁芯的导磁系数相对较小。电动机绕组中电流产生的磁通在定子铁芯和转子铁芯中闭合的数量会相对减少，表现为对铁芯的磁化力不足，导致电动机的电磁转矩严重下降，实际运行时可能因电磁转矩不够或负载转矩相对较大而无法启动或在低频段不能正常运行。因此，各种各样的变频器中均设置有相应的转矩提升功能，为不同的负载提供不同的转矩特性曲线。如富士5000GIIS/P11S系列变频器就提供了38条不同状态下的转矩提升曲线。在变频器调试时选择不同的转矩提升曲线可以实现对不同负载在低频段的补偿。

转矩提升功能用于改善变频器启动时的低速性能，使电动机输出的转矩能满足生产机械启动的要求。在异步电动机变频调速系统中转矩的控制较为复杂，在低频段，由于电动机电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持U/F为常数，磁通将减小，进而减小了电动机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。可是，电动机漏阻抗的影响不仅与频率有关，还和电动机电流的大小有关，准确补偿是很困难的。近年来国外开发了一些能自行补偿的变频器，但所需计算量大，硬件、软件都较复杂。

变频器转矩提升原因和调试方法

1、转矩提升的原因

设置好转矩提升功能很重要。变频器应用最广泛的是V/F控制模式，当电动机的电源频率下降时，电动机的转速也会下降，如果负载转矩不变，则其输出功率也是下降的。根据能量守恒的原理，如果负载的转矩不变，电流是不能减小的，只有减小电压来保持输入与输出间的能量平衡。设电动机输入的对应电压为Ux，频率下降为fx，则：

①电压调节比Ku=Ux/Un

②频率调节比Kf=fx/fn

式中，Un和fn。分别是额定电压和额定频率。当Ku=Kf时，电压和频率是成正比下降的。由于电动机的转速是由频率决定的，故输出功率所占比例减小的具体反映便是电磁转矩的减小，这就降低了电动机带负载的能力，如要不降低电动机带负载的能力，当电压和频率同时下降时，应该在Ku=Kf的基础上适当加大一点电压，使Ku＞Kf。由于加大电压的目的是为了增大转矩，所以称为转矩提升，又叫转矩补偿。转矩提升的多少反映了电压与频率比值的大小，调试转矩提升实际上就是调节U/f比

2、转矩提升的U/f曲线

变频器产品几乎都提供了数十条U/f曲线，供用户选择使用。由于产品型号不同，其U/f曲线大致有直线形、折线形、任意折线形几种。具体可按电动机所带负载的特性，及变频器用户手册的说明进行选择即可。

3、U/f比的大小对负载的影响

转矩提升是为了补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围U/f增大。U/f比太小，低频率时电动机难以启动或者可启动但带不了负载。U/f比太大，电动机在低频率运行时不节能，甚至会由于电动机磁路高度饱和而使变频器过流跳闸。

上述所说只是基本的影响情况，在现场要根据电动机所带负载的特性，进行具体考虑、设定和调整。对于调速范围较宽的恒转矩负载，如带运输机等，在设定时要考虑在低频率运行时能否带得动负载，应把U/f设置大些。对于轻负载启动，重负载运行的对象，对转矩可不提升或少提升；对于风机、泵类负载，在低频率时应少提升或者选用弱减特性的曲线。变频器对转矩提升都设计有“自动”供用户使用，如果设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿启动转矩，使电动机加速顺利进行，对于调试经验不足的新手，或者对负载特性不太清楚时，使用“自动”是种不错的选择。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的启动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载启动时电流大，而转速上不去的现象。

变频器转矩转矩补偿

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