變頻器的轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)置和提升原因

轉(zhuǎn)矩提升又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，是為補(bǔ)償電動機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍內(nèi)U/F增大的方法。變頻器將電動機(jī)在一定時間內(nèi)從靜止?fàn)顟B(tài)驅(qū)動到一定的運轉(zhuǎn)速度，需要克服機(jī)械裝置的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩阻力和運行加速度轉(zhuǎn)矩阻力。由于在低速時電動機(jī)勵磁電壓降低，為此，需要補(bǔ)償電動機(jī)的欠勵磁狀態(tài)，使電動機(jī)低速運行時的轉(zhuǎn)矩增大（U/F特性增強(qiáng)，也即U/F在低頻段的斜率增大），以此來克服這兩種轉(zhuǎn)矩阻力。

普通電動機(jī)采用的冷軋硅鋼片鐵芯的導(dǎo)磁系數(shù)不是很高且不是常數(shù)，正常情況下鐵芯工作在其磁化曲線的附點以上至膝點附近的一段區(qū)域內(nèi)。在這段區(qū)域內(nèi)導(dǎo)磁系數(shù)最高，在工頻電源下能滿足電動機(jī)正常運行的要求。電動機(jī)采用變頻器供電運行時，在低頻區(qū)域電動機(jī)電流很小（有時比電動機(jī)在工頻下的空載電流還要低），使得這種冷軋硅鋼片鐵芯工作在磁化曲線的附點以下，在這一段區(qū)域內(nèi)鐵芯的導(dǎo)磁系數(shù)相對較小。電動機(jī)繞組中電流產(chǎn)生的磁通在定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯中閉合的數(shù)量會相對減少，表現(xiàn)為對鐵芯的磁化力不足，導(dǎo)致電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩嚴(yán)重下降，實際運行時可能因電磁轉(zhuǎn)矩不夠或負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對較大而無法啟動或在低頻段不能正常運行。因此，各種各樣的變頻器中均設(shè)置有相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩提升功能，為不同的負(fù)載提供不同的轉(zhuǎn)矩特性曲線。如富士5000GIIS/P11S系列變頻器就提供了38條不同狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩提升曲線。在變頻器調(diào)試時選擇不同的轉(zhuǎn)矩提升曲線可以實現(xiàn)對不同負(fù)載在低頻段的補(bǔ)償。

轉(zhuǎn)矩提升功能是在變頻器低頻的情況下經(jīng)常用到的一個參數(shù)。所謂轉(zhuǎn)矩提升就是在目前轉(zhuǎn)矩?zé)o法滿足的情況下，增加額外的直流分量來提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩和提高變頻器的輸出電壓，增大運載能力。一般變頻器可以達(dá)到0%-20%左右。

因為傳統(tǒng)的V/F控制方式，變頻器的輸出力矩和頻率是成正比的。一般在低頻的情況下，轉(zhuǎn)矩提升功能實際上就是在低頻的情況下提高變頻器內(nèi)部電壓是電流增大提高輸出力矩的一種方式。在使用這個功能的時候不可以盲目的將轉(zhuǎn)矩提升功能調(diào)的太大，太大會報過流出現(xiàn)保護(hù)。

在低頻區(qū)域工作時，電機(jī)的激磁電壓降低，會出現(xiàn)欠激磁，變頻器的自動轉(zhuǎn)矩提升功能，補(bǔ)償了電機(jī)的欠激磁，增強(qiáng)電機(jī)低速運行時的轉(zhuǎn)矩（U／f特性增強(qiáng)）。

P05.01

轉(zhuǎn)矩提升

0.0%：（自動）0.1％～30.0％

0.0%

P05.02

轉(zhuǎn)矩提升截止

0.0%～50.0%（相對電機(jī)額定頻率）

20.0%

轉(zhuǎn)矩提升主要應(yīng)用于截止頻率（P05.02）以下，提升后的V/F曲線如下圖示，轉(zhuǎn)矩提升可以改善V/F的低頻轉(zhuǎn)矩特性。

應(yīng)根據(jù)負(fù)載大小適當(dāng)選擇轉(zhuǎn)矩量，負(fù)載大可以增大提升，但提升值不應(yīng)設(shè)置過大，轉(zhuǎn)矩提升過大時，電機(jī)將過勵磁運行，變頻器輸出電流增大，電機(jī)發(fā)熱加大，效率降低。

當(dāng)轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置為0.0%時，變頻器為自動轉(zhuǎn)矩提升。

轉(zhuǎn)矩提升截止點：在此頻率點之下，轉(zhuǎn)矩提升有效，超過此設(shè)定頻率，轉(zhuǎn)矩提升失效。

手動轉(zhuǎn)矩提升示意圖

設(shè)置好轉(zhuǎn)矩提升功能很重要。變頻器應(yīng)用最廣泛的是V/F控制模式，當(dāng)電動機(jī)的電源頻率下降時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也會下降，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則其輸出功率也是下降的。根據(jù)能量守恒的原理，如果負(fù)載的轉(zhuǎn)矩不變，電流是不能減小的，只有減小電壓來保持輸入與輸出間的能量平衡。設(shè)電動機(jī)輸入的對應(yīng)電壓為Ux，頻率下降為fx，則：

①電壓調(diào)節(jié)比Ku=Ux/Un

②頻率調(diào)節(jié)比Kf=fx/fn

式中，Un和fn。分別是額定電壓和額定頻率。當(dāng)Ku=Kf時，電壓和頻率是成正比下降的。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是由頻率決定的，故輸出功率所占比例減小的具體反映便是電磁轉(zhuǎn)矩的減小，這就降低了電動機(jī)帶負(fù)載的能力，如要不降低電動機(jī)帶負(fù)載的能力，當(dāng)電壓和頻率同時下降時，應(yīng)該在Ku=Kf的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大一點電壓，使Ku＞Kf。由于加大電壓的目的是為了增大轉(zhuǎn)矩，所以稱為轉(zhuǎn)矩提升，又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。轉(zhuǎn)矩提升的多少反映了電壓與頻率比值的大小，調(diào)試轉(zhuǎn)矩提升實際上就是調(diào)節(jié)U/f比

變頻器產(chǎn)品幾乎都提供了數(shù)十條U/f曲線，供用戶選擇使用。由于產(chǎn)品型號不同，其U/f曲線大致有直線形、折線形、任意折線形幾種。具體可按電動機(jī)所帶負(fù)載的特性，及變頻器用戶手冊的說明進(jìn)行選擇即可。

轉(zhuǎn)矩提升是為了補(bǔ)償因電動機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍U/f增大。U/f比太小，低頻率時電動機(jī)難以啟動或者可啟動但帶不了負(fù)載。U/f比太大，電動機(jī)在低頻率運行時不節(jié)能，甚至?xí)捎陔妱訖C(jī)磁路高度飽和而使變頻器過流跳閘。

上述所說只是基本的影響情況，在現(xiàn)場要根據(jù)電動機(jī)所帶負(fù)載的特性，進(jìn)行具體考慮、設(shè)定和調(diào)整。對于調(diào)速范圍較寬的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如帶運輸機(jī)等，在設(shè)定時要考慮在低頻率運行時能否帶得動負(fù)載，應(yīng)把U/f設(shè)置大些。對于輕負(fù)載啟動，重負(fù)載運行的對象，對轉(zhuǎn)矩可不提升或少提升；對于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，在低頻率時應(yīng)少提升或者選用弱減特性的曲線。變頻器對轉(zhuǎn)矩提升都設(shè)計有“自動”供用戶使用，如果設(shè)定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補(bǔ)償啟動轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)加速順利進(jìn)行，對于調(diào)試經(jīng)驗不足的新手，或者對負(fù)載特性不太清楚時，使用“自動”是種不錯的選擇。如采用手動補(bǔ)償時，根據(jù)負(fù)載特性，尤其是負(fù)載的啟動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如選擇不當(dāng)會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)電動機(jī)帶負(fù)載啟動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。