變頻器轉矩提升原因和調試方法

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

普通電動機采用的冷軋硅鋼片鐵芯的導磁系數不是很高且不是常數，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。在這段區(qū)域內導磁系數最高，在工頻電源下能滿足電動機正常運行的要求。電動機采用變頻器供電運行時，在低頻區(qū)域電動機電流很小（有時比電動機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)域內鐵芯的導磁系數相對較小。電動機繞組中電流產生的磁通在定子鐵芯和轉子鐵芯中閉合的數量會相對減少，表現為對鐵芯的磁化力不足，導致電動機的電磁轉矩嚴重下降，實際運行時可能因電磁轉矩不夠或負載轉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置有相應的轉矩提升功能，為不同的負載提供不同的轉矩特性曲線。如富士5000GIIS/P11S系列變頻器就提供了38條不同狀態(tài)下的轉矩提升曲線。在變頻器調試時選擇不同的轉矩提升曲線可以實現對不同負載在低頻段的補償。

轉矩提升功能用于改善變頻器啟動時的低速性能，使電動機輸出的轉矩能滿足生產機械啟動的要求。在異步電動機變頻調速系統中轉矩的控制較為復雜，在低頻段，由于電動機電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持U/F為常數，磁通將減小，進而減小了電動機的輸出轉矩。為此，在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉矩?？墒?，電動機漏阻抗的影響不僅與頻率有關，還和電動機電流的大小有關，準確補償是很困難的。近年來國外開發(fā)了一些能自行補償的變頻器，但所需計算量大，硬件、軟件都較復雜。

1、轉矩提升的原因

設置好轉矩提升功能很重要。變頻器應用最廣泛的是V/F控制模式，當電動機的電源頻率下降時，電動機的轉速也會下降，如果負載轉矩不變，則其輸出功率也是下降的。根據能量守恒的原理，如果負載的轉矩不變，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。設電動機輸入的對應電壓為Ux，頻率下降為fx，則：

①電壓調節(jié)比Ku=Ux/Un

②頻率調節(jié)比Kf=fx/fn

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

2、轉矩提升的U/f曲線

變頻器產品幾乎都提供了數十條U/f曲線，供用戶選擇使用。由于產品型號不同，其U/f曲線大致有直線形、折線形、任意折線形幾種。具體可按電動機所帶負載的特性，及變頻器用戶手冊的說明進行選擇即可。

3、U/f比的大小對負載的影響

轉矩提升是為了補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉矩降低，而把低頻率范圍U/f增大。U/f比太小，低頻率時電動機難以啟動或者可啟動但帶不了負載。U/f比太大，電動機在低頻率運行時不節(jié)能，甚至會由于電動機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，在現場要根據電動機所帶負載的特性，進行具體考慮、設定和調整。對于調速范圍較寬的恒轉矩負載，如帶運輸機等，在設定時要考慮在低頻率運行時能否帶得動負載，應把U/f設置大些。對于輕負載啟動，重負載運行的對象，對轉矩可不提升或少提升；對于風機、泵類負載，在低頻率時應少提升或者選用弱減特性的曲線。變頻器對轉矩提升都設計有“自動”供用戶使用，如果設定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償啟動轉矩，使電動機加速順利進行，對于調試經驗不足的新手，或者對負載特性不太清楚時，使用“自動”是種不錯的選擇。如采用手動補償時，根據負載特性，尤其是負載的啟動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉矩負載，如選擇不當會出現低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現象，甚至還會出現電動機帶負載啟動時電流大，而轉速上不去的現象。