第1章　变频器基础知识

1.通用变频器有哪些主要功能？

答：通用变频器的主要功能如下。

①自动加、减速的控制。按照机械惯量GD2、负载特性自动确定加/减速时间，这一功能通常用于大惯性负载。

②加、减速时间的选择。选择变频调速系统的加、减速时间可决定调速系统的快速性，如果选择较短的加/减速时间，会提高生产效率。但是，若加速时间选择得太短，会引起过电流；若减速时间选择得太短，则会使频率下降得太快，电动机容易进入制动状态（电动机转速大于定子频率对应的同步转速，转差率变负），可能会引起过电压。

③加、减速方式的选择。可选择的加、减速方式有线性加、减速方式和S形加、减速方式。

④低频定子电压补偿功能。通常称为电动机的转矩提升。

⑤跳频功能。由变频器为交流电动机供电时，系统可能发生振荡。发生振荡的原因是：电气频率与机械频率发生共振或是由纯电气引起。通常发生振荡是在某些频率范围内，为了避免发生振荡，可采用跳频功能。

⑥瞬时停电再启动功能。由于电动机有很大的惯性，在停电的数秒钟时间内，电动机的转速可能还在期望值的范围内。这样，变频器可以在恢复供电后继续给电动机按正常运行供电，而不需要将电动机停止后再重新启动。

2.变频器的基本额定数据有哪些？

答：变频器输入侧的额定数据如下。

①输入电压UIN，即电源侧的电压。在我国低压变频器的输入电压通常为380V（三相）和220V（单相）。中高压变频器的输入电压通常为0.66kV、3kV、6kV（三相）。此外，变频器还对输入电压的允许波动范围作出规定，如±10％、-15％～+10％等。变频器的最高输入电压Umax通常规定为额定工作电压的1.15倍。

②输入侧电源的频率fIN，即电源频率（常称工频），我国为50Hz，频率的允许波动范围通常规定±5％。

变频器输出侧的额定数据如下。

①额定电压UN。因为变频器的输出电压要随频率而变，所以，UN定义为输出的最高电压。通常，它总是和输入电压UIN相等的。

②额定电流IN。变频器允许长时间输出的最大电流。

③最大输出电流Imax。最大输出电流Imax是变频器最重要的一个数据，也是选择变频器容量时的最主要依据。

④额定容量SN。由额定线电压UN和额定线电流IN的乘积决定：

SN=UNIN　　（1-1）

⑤最大输出容量Smax。变频器说明书中给出的容量是按最大工作电压算出的，实际应用时，应根据工作电压进行修正。

⑥过载能力。变频器过载能力是指其输出电流允许超过额定值的倍数和时间，大多数变频器的过载能力规定为：150％，1min。与电动机的允许过载能力相比，变频器的过载能力是很低的。

3.交—直—交变频器是基于什么工作原理？

答：交-直-交变频器的电路结构如图1-1所示。它的工作原理是把工频交流电通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流逆变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器控制的正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电动机，实现无级调速。利用变频器可以根据电动机负载的变化实现自动、平滑的加速或减速，基本保持异步电动机固有特性转差率小的特点，具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点。交-直-交变频装置按直流部分贮能方式的不同分为：

①电压型，贮能元件为滤波电容C，如图1-2（a）所示。其工作特点是电压基本不变；

②电流型，贮能元件为电抗器，如图1-2（b）所示。其工作特点是电流基本不变。

4.电压源型变频器和电流源型变频器各有哪些特点？

答：电压源型和电流源型变频器都属于交-直-交变频器，其主电路由整流器、平波电路和逆变器三部分组成。由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采用大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。电压源型变频器和电流源型变频器的特点见表1-1。

5.变频器的保护功能分为哪两类？

答：变频器的保护功能分为以下两类。

①检测异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。

②检测异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电动机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。

6.变频器保护电路的主要功能有哪些？

答：变频器的保护电路的功能是通过检测主电路的输出电压、电流等参数来判断变频器的运行状况，当发生电流、电压和温度等参数异常时，为了防止变频调速系统中电气器件及机械部分损坏，而使变频器中的逆变电路停止工作或限制逆变电路输出电压、电流值。变频器中的保护电路，可分为变频器自身保护和对负载（异步电动机）的保护两种。

变频器的保护功能如下。

①瞬时过电流保护。在变频器的整流器、逆变器或负载侧发生短路时，流过整流器、逆变器开关器件的电流达到异常值（超过容许值）时，瞬时过电流保护动作停止变频器运行。

②过载保护。在变频器逆变器的输出电流超过设定值，且电流持续时间达到设定的时限值以上时，为了防止逆变器的开关器件损坏，过载保护动作停止逆变器运行。过载保护具有反时限特性，通常采用热继电器或者电子热保护（由电子电路构成）。

③再生过电压保护。变频调速系统在电动机快速减速时，由于系统再生功率的回馈，使变频器的直流电路电压升高，有时会超过电压的容许值而使变频器内电子器件损坏。为抑制再生过电压采取停止逆变器运行或限制快速减速的方法，实现系统的过电压保护。

④瞬时停电保护。对于数毫秒以内的瞬时停电，变频器控制电路是可以正常工作的；但瞬时停电如果达数10ms以上时，控制电路将不能正常工作，主电路将失电，为避免瞬时停电造成的变频调速系统误动作而导致电气或机械故障或事故，变频调速系统设置瞬时停电保护，在发生瞬时停电后使变频器逆变器停止运行。

⑤接地过电流保护。变频调速系统的负载发生接地时，为了保护变频器逆变器而设置接地过电流保护功能。但为了确保人身安全，还需要装设漏电断路器。

⑥温度异常保护。有冷却风机的变频器，当风机异常将导致变频器内温度上升，而使变频器逆变器因温度超限而损坏，因此，变频器冷却风机电动机应采用热继电器保护，变频器逆变器开关器件散热片应设有温度传感器，检出温度异常后停止变频器逆变器运行。

变频器负载的保护功能如下。

①过载保护。负载过载检出单元与变频器逆变器过载保护共用，但考虑变频调速系统电动机在低速运行时过热，在异步电动机绕组内埋入温度传感器，或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出电动机的过热。当电动机过载保护动作频繁时，可以考虑减轻电动机负载、增加电动机及变频器容量等。

②超额（超速）保护。变频器的输出频率或者变频调速系统的异步电动机的速度超过规定值时，超额（超速）保护动作，停止变频器运行。

变频器的其他保护功能如下。

①防止失速过电流。变频调速系统在急加速时，如果异步电动跟踪迟缓，则过电流保护电路动作，电动机运行就不能继续进行（失速）。所以，在负载电流减小之前要进行控制，抑制频率上升或下降速度。对于恒速运行中的过电流，有时也进行同样的控制。

②防止失速再生过电压。变频调速系统在减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升，为了防止再生过电压电路保护动作，在直流电压上升之前要进行控制，抑制频率下降速度，防止调速系统失速。

③电源瞬时失压或欠压。当电源发生瞬间（≤15ms）的失压或欠压时，变频器将可以维持继续运行。有的变频器在电源电压恢复时，还可以跟踪电动机的转速以调整输出频率。

④微处理器异常保护CPU、RAM、ROM等，一旦出现异常，变频器立即停止工作。

7.变频器的电子热保护是基于什么工作原理？

答：采用工频电源驱动电动机时，为了防止电动机过载损坏，通常使热继电器作为过载保护；对于变频器驱动的电动机，利用变频器内部的微处理器根据电动机运行电流、运行频率计算出电动机的温度特性，进行过热保护，这就是电子热保护。

8.变频器的自动检测功能有哪些？

答：变频调速系统在进行矢量控制时，所需数据中的相当部分，一般用户是很难得到的。这给矢量控制的应用带来了困难。对此，许多变频器都已经配置了自动检测电动机参数的功能。但检测的具体方法，各种变频器不尽相同。自动检测功能的英语名称是auto-tuning，故有的变频器直译为“自动调谐”功能，也有的称之为“自学习”功能。以艾默生TD3000系列变频器为例，其相关功能如下：

功能码F1.09用于选择自动检测功能，数据码是：“0”禁止自动检测；“1”允许自动检测。

功能码F1.10用于实施自动检测，数据码是：“0”不进行自动检测；“1”进行自动检测。

设置步骤如下：

①将电动机的铭牌数据预置给变频器（功能码F1.00～F1.05）。

②将功能码F1.10预置为“1”。

③按变频器键盘上的RUN键，变频器将执行自动检测。

检测完毕后，自动转为“0”。

当功能码F1.10预置为“2”时（“2”变频器设置了一个自动检测的操作程序，说明书中称为“调谐宏”），该操作程序开始运行，并在显示屏上指导用户进行必要的功能预置和操作。检测完毕后，自动转为“0”。

9.变频器的接地保护功能可以检出漏电吗？

答：可以。在变频器的输出侧发生接地短路事故时，若在输入侧装有漏电保护装置则可以保证人身安全，同时可以防止变频器损坏。

10.什么是变频器的失速防止功能？

答：如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运行停止，这就叫作失速。为了防止失速使电动机继续运行，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率；减速时也是如此。两者结合起来就是失速防止功能。

11.变频器的加减速时间的分别给定和加减速时间共同给定各有什么意义？

答：加减速可以分别给定对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的；但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。

12.按比例地改U和F时，电动机的转矩如何变化？

答：变频器输出电源频率下降的同时，输出电压按比例地降低，由于电动机交流阻抗变小而电阻不变，将造成在低速时电动机的转矩减小。因此，在低频时给定U/F要使输出电压提高一些以便获得一定的启动转矩。可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择U/F模式或调整电位器等方法。

13.SPWM是什么意思？

答：SPWM的全称是SinePulseWidthModulation，意思是正弦脉冲宽度调制。这是实现改变频率的同时也改变电压的一种调制方式。变压变频的基本方式有两种：

①在改变频率的同时也改变幅值，称为脉幅调制，简写为PAM，如图1-3（a）所示；

②在改变频率时，脉冲的幅值不变，而通过改变脉冲的占空比来改变其平均电压，称为脉宽调制，简写为PWM，如图1-3（b）所示。

SPWM的特点是：脉冲序列中的脉冲宽度和脉冲间的间隔宽度是按正弦规律安排的，如图1-4所示。

14.变频器输入电流的波形有何特点？

答：变频器的输入电路是三相交流电源经全波整流后向电容器C充电的电路，只有当电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时，才进行充电。所以，输入电流总是出现在电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波形式，其高次谐波的成分是很大的。

15.在哪些情况下变频器输入电压的波形将发生畸变？

答：主要有以下两种情形。

①当电源侧的补偿电容器投入网络，在暂态过程中，电源电压将出现很高的峰值。它可以使整流二极管因受到过高的冲击电压而损坏。

②当网络内有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管总是在每半周期的部分时间内导通，使网络电压的波形出现凹口。它将使整流二极管可能因出现较大的反向回复电压而受到损坏。

16.什么是变频分辨率？有什么意义？

答：对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。它通常取值为0.015～0.5Hz。例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5Hz、24.0Hz，因此电动机的动作也是有级的跟随。如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电动机1个级差为1r/min以下，也可充分适应。有的变频器的给定分辨率与输出分辨率不相同。例如，日本富士FVR-G7S型变频器的数字量设定时的频率分辨率为0.002Hz。那么，对于40Hz来说，比它高一“挡”的最小频率为40.002Hz；而比它低一“挡”的最大频率为39.998Hz。

17.什么是变频器的频率精度？

答：频率精度是指变频器的实际输出频率与设定频率之间的误差大小，也叫频率准确度或频率稳定度。通常，当频率为数字量设定时，精度高些（误差小些），而在模拟量设定时，精度低些（误差大些）。

18.什么是变频器的输出频率线？

答：输出频率线是指变频器的输出频率与给定信号间的关系线。如图1-5，横坐标是给定信号Fs，通常用百分数表示；纵坐标是输出频率fx。图1-5中的曲线为基本频率线，其特点是：当Fs=0时，fx=0；当Fs=100％时，fx=fmax。

若干台电动机进行联动控制时，由于各电动机的特性的工况均有差异，需通过调整输出频率线使各传动单元的步调趋于一致，故也称为联动比率调整。如变频器要求的电压设定信号是0～+10V，而外接的电压设定信号只有0～+9.5V。通过调整，可使输出频率的调节范围仍为0～fmax。

19.变频器的偏置频率是如何定义的？

答：对应于设定信号为0时的输出频率称为偏置频率fB，它可以在一定范围内进行设定，如图1-6所示。在图中，曲线①是基本频率线；曲线②是正偏置的情形；曲线③是负偏置。通过设定频率增益和偏置频率，变频器的输出频率线就可以任意地进行调整了。

变频器的偏置频率的用途是当频率由外部模拟信号（电压或电流）进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低，有的变频器当频率设定信号为0％时，偏差值可作用在0～fmax范围内，有的变频器（如明电舍、三垦）还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信号为0％时，变频器输出频率不为0Hz，而为xHz，则此时将偏置频率设定为负的xHz即可使变频器输出频率为0Hz。

20.变频调速后异步电动机机械特性如何？

答：变频调速原理基于，即改变定子供电频率f1，可改变电动机的同步转速n。为保持在调速时电动机的最大转矩Mm不变，要求定子供电电压作相应调节，以维持磁通恒定。根据定子电压U1和定子供电频率f1的不同比例关系，有不同的变频调速方式。图1-7为变频调速时异步电动机机械特性。

①保持U1/f1=常数的比例控制方式。该方式下，只要U1和f1成比例地改变，就可维持恒磁通，从而实现变频调速。但低频时，由于定子阻抗相对定子漏抗不能忽略，最大转矩Mm随频率降低而减少，启动转矩也将减小，图1-7中的曲线4和5为低频时理想曲线，1和2为实际曲线。

②保持最大转矩Mm为常数的恒磁通控制方式。该方式下，为使Mm不变，需随f1的降低适当提高U1。

③保持恒功率的控制方式。在f1>f1e（定子工频）时，若仍维持U1/f1=常数，势必使U1超过定子额定电压U1e，这是不允许的。因此在f1>f1e时，定子电压不再升高，而保持U1=U1e，此时可近似视为恒功率调速。如图1-7曲线6为f1>f1e时理想曲线，3为实际曲线。

当在额定频率f1e以下时，如图1-7中的机械特性曲线7、8、9中的互相“平行”部分调速范围很宽，可以适应不同大小的负载。

当所调频率过小，如图1-7中f1≪f1e时的机械特性曲线1和2。此时电动机的负载能力实际变小了，只能满足小负载转矩如M3。而不能满足稍大一些的负载转矩如M1、M2，若工艺设备要求低速乃至超低速运行时，由于负载过大电动机满足不了要求，则需对变频器转矩提升功能进行设定，以满足生产工艺对负载的需求。

当所调频率f1高于f1e时，电动机实际的机械特性变差，负载能力降低了，如图1-7中曲线6中实曲线部分3。此时，变频器由恒转矩工作状态变为恒功率工作状态，如图1-8所示。

这时随着频率（转速）的升高，转矩M逐渐下降。但在实际应用中将转速调到额定频率以上的情况很少遇到，有时也不允许。

变频器输出的是同一频率，由于负载转矩的变化（不同）使得电动机的实际转速存在偏差，如图1-7中M2与M1和M3之间存在着转速偏差，而且负载变化越大，转速偏差越大。当需要设定频率与输出转速绝对一一对应时则应将电动机改为同步电动机，电动机实际速度即为n=60f/p，不必设置速度反馈控制，只要精确地控制电源的频率就能精确地控制转速。

21.变频器调速到大于50Hz频率时，电动机的输出转矩将如何变化？

答：通常的电动机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速，变频器输出频率大于50Hz频率时，电动机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电动机以大于50Hz频率运行时，电动机负载的大小必须要给予考虑，以防止电动机输出转矩的不足。对一个特定的电动机来说其额定电压和额定电流是不变的。如变频器和电动机额定值都是：15kW/380V/30A，电动机可以工作在50Hz以上。当转速为50Hz时变频器的输出电压为380V电流为30A，这时如果增大输出频率到60Hz变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A，很显然输出功率不变，所以称之为恒功率调速。因为P=ω×T（ω角速度；T转矩），P不变ω增加了所以转矩会相应减小。

电动机的定子电压U=E+IR（I为电流；R为电子电阻；E为感应电势），可以看出U、I不变时，E也不变；而E=kfΦ（k常数；f频率；Φ磁通），所以当f由50～60Hz时Φ会相应减小。电动机转矩T=KIΦ（K常数；I电流；Φ磁通），因此转矩T会跟着磁通Φ减小而减小。同时小于50Hz时由于IR很小，所以U/f=E/f不变时磁通（Φ）为常数，转矩T和电流成正比，称为恒转矩调速（额定电流不变-最大转矩不变），当变频器输出频率增加至50Hz以上时，电动机的输出转矩会减小。

22.怎样改善变频调速系统电动机的输出转矩？

答：转矩提升功能需增加变频器的输出电压（主要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，然而即使提高很多输出电压，电动机转矩并不能和其电流相对应的提高。因为电动机电流包含电动机产生的转矩分量和其他分量（如励磁分量）。

使用“矢量控制”，可以使电动机在低速时的输出转矩达到电动机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。“矢量控制”把电动机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电动机电流分量和其他电流分量（如励磁分量）的数值。并通过对电动机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电动机输出大的转矩。

23.变频器是如何实现转矩提升的？

答：转矩提升功能是为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F/U增大的方法。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；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。

为了确保电动机在低频运行时，反电动势和频率之比保持不变，适当提高U/F比，使KU>Kf，从而使转矩得到补偿，提高电动机在低速时的带负载能力。如图1-9中之曲线②所示（曲线①是KU=Kf的U/F线）。这种方法称为转矩补偿或转矩提升功能。

24.何为变频器的基本频率？

答：与变频器的最大输出电压对应的频率称为基本频率，用fBA表示。在大多数情况下，基本频率等于电动机的额定频率，如图1-10所示。

25.变频器U/F模式是什么含义？

答：U/F模式是指变频器运行时，变频器输出电压和输出频率之比，它是变频器最常用最简单的控制方式。U与F的比例关系是考虑了电动机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用变频器的内部设定参数进行选择。

保持U/F比恒定控制是异步电动机变频调速的最基本的控制方式，它在控制变频器输出电源频率变化的同时控制变频器输出的电压，并使二者之比U/F为恒定，从而使电动机的磁通保持恒定。在电动机额定运行情况下，电动机的定子电阻和漏抗的电压降比较小，电动机的端电压和电动机的感应电势近似相等。

U/F比恒定控制存在的主要问题是低速性能较差，其原因是低速时异步电动机定子电阻电压降所占比例变大，已不能忽略，不能再认为电动机定子电压和电动机感应电势近似相等，仍按U/F比一定控制，已不能保持电动机磁通恒定。电动机磁通的减小必然造成电动机的电磁转矩减小；另外变频器功率器件的死区时间也是影响电动机低速性能的重要原因，死区时间造成电压下降，同时还会引起转矩脉动，在一定条件下还会引起转速、电流的振荡。

U/F比恒定控制常用于通用变频器上。这类变频器主要用于风机、水泵的调速功能，以及对调速范围要求不高的场合。U/F比恒定控制的突出优点是可以进行电动机的开环速度控制。

26.何为变频器基本U/F线？

答：在变频器的输出频率从0Hz上升到基本频率fBA的过程中，满足KU=Kf的U/F线，称为基本U/F线，如图1-11所示。

27.何为变频器的弱磁点？

答：当电动机的运行频率高于额定频率时，变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升，如图1-12中的A点。在这种情况下，由于U/F比将随频率的上升而下降，电动机磁路内的磁通也因此而减小，处于弱磁运行状态。因此，通常把转折点A称为弱磁点。

28.变频器U/F线有哪些选择功能？

答：不同负载在低速时对转矩的要求不同。各类负载在低速时所呈现的阻转矩是不一样的，例如：二次方律负载阻转矩与转速的二次方成正比，如图1-13中的曲线①所示。低速时的阻转矩比额定转矩小得多。

恒转矩负载在不同的转速下，负载的阻转矩基本不变，如图1-13中的曲线②所示。低速时的阻转矩与额定转速时是基本相同的。

恒功率负载在不同的转速下，负载功率保持恒定，其机械特性呈双曲线状，如图1-13中的曲线③所示。低速时的阻转矩比额定转速时还要大得多。

29.变频调速系统加减速时间是如何定义的？

答：加速时间就是输出频率从0Hz上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0Hz所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率的上升率以防止过电流，减速时则限制频率的下降率以防止过电压。

加速时间设定要求将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是防止变频器直流电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过启、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运行中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。

30.何为变频器频率设定信号增益？

答：变频器频率设定信号增益功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效，它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压（+10V）的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时（如10V、5V或20mA），求出可输出F/U图形的频率百分数并以此为参数进行设定；如外部设定信号为0～5V时，若变频器输出频率为0～50Hz，则将增益信号设定为200％即可。

31.变频器的频率限制是如何定义的？

答：频率限制为变频器输出频率的上、下限幅值，变频器输出频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。

32.变频器转矩限制是如何分类的？

答：变频器转矩限制可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值，经CPU进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。

①驱动转矩功能提供了强大的启动转矩，在稳态运行时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸，电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对启动有利，以设置为80％～100％较妥。

②制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为0％，可使加到主电容器的再生总量接近于0，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为0％时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复启动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸。

33.变频器在运行中能显示哪些频率？

答：通常情况下，显示的是变频器的输出频率；在需要时也可显示设定频率。变频器还能显示输出电压（单位：V）；输出电流（单位：A）；加、减速时间（单位：s）。

34.变频器能直接显示转速吗？

答：只要预先将计算好的系数输入变频器，即可显示以下转速参数：

①电动机转速（单位：r/s），实际是同步转速；

②负载的转速（单位：r/s）；

③负载的线速度（单位：m/min）。

后两项也都是与同步转速相对应的数据。

35.变频器如何显示故障原因？

答：各种变频器对故障原因的显示方法很不一致。大体说来，有两类三种方式。

①用发光二极管显示。不同的故障原因由各自的发光二极管来显示。这虽是较为原始的一种显示方式，但对操作者来说，较易掌握，只须记住哪个灯亮是什么故障即可。

②由数码显示屏显示，分两种。

a.用代码显示。不同的故障原因由不同的代码来显示。如日本三肯公司生产的SVF系列变频器中，代码3表示过载过流；4表示冲击过流；5表示过压等。

b.用字符表示。针对各种过载原因，用缩写的英语字符。如过流为OC（overcurrent）；过压为OV（overvoltage）；欠压为LV（lowvoltage）；过载是OL（overload）；过热是OH（overheat）等。操作者只须稍具英语知识便可一目了然，故新系列变频器普遍采用这种方式。

36.变频器配置了哪些操作键？

答：各种变频器对操作键的配置及各键的名称差异很大，归纳起来，有以下几类。

①模式转换键：用来更改工作模式。常见的符号有：MOD（Mode）、PRG（Program）等。

②增减键：用于增加或减小数据。常见符号是△或。有的变频器还配置了横向移位键，用以加速数字的更改。

③读出、写入键：在编程设定模式时，用于“读出”和“写入”数据码。读出和写入两种功能，有的用同一个按键来完成，也有的分别用不同的键来完成。常见的名称有：READ、WRITE、SET、DATA等。

④运行操作键：在按键运行模式下，用来进行“运行”、“停止”等操作。主要有：RUN（运行）、FWD（正转）、REV（反转）、STOP（停止）、JOG（点动）等。

⑤复位键：用于在故障跳闸后，使变频器恢复成正常状态。键的名称是：RESET。

⑥数字键：有的变频器配置了“0～9”和小数点“·”等数字键。在设定数据码时，可直接键入所需的数据。

37.变频器有几种操作？

答：变频器的操作方式主要有两种。

①按键操作方式。即通过按键操作用来控制电动机的运行和停止。

②外控操作方式。即通过外接控制信号如：电位器：0～±10V电压信号，4～20mA电流信号等来完成对电动机的运行操作。

38.按键操作板拔掉后变频器能否运行？

答：在下列条件下，按键操作板可以拔掉：对各种功能的预置设定已经进行完毕。在预置设定时，已经设定为外控运行模式。经试运行证明，外控运行正常。按键操作板拔掉（有的变频器是不能拔的）后，接口处应用绝缘物封住。

39.按键操作板能否移至操作方便的地方？

答：可以的。但一般说来，须向生产变频器的公司购买专用的接口和电缆。各公司所用的接口互相间常常是不能互换的。

40.如何灵活应用变频器控制端子？

答：虽然变频器功能特别多，但从现阶段应用看来，使用的功能还很单一。在一台变频器上，主要只用到调速功能。但其他还有许多功能未被使用，利用变频器外部设定信号可以引入自控系统，利用正反转端子，可以由生产线启停信号控制变频器运行，使变频器成为自动生产线的一部分。在自动生产线上，故障自动停机是很重要的功能，前方设备有故障，后方设备应自动停止。变频的紧急停止端可以作为这个功能使用，利用变频器的频率到达输出端可以实现，当变频器启动完成后可以让后续设备自动启动。如果变频器自身有故障，它也有相应的信号输出，可以让后续设备停下来。在SANKENMF和FUTFVT系列变频器中可以有3～4甚至多达7个频率在内部预先设定，可以充分利用这个优点，在有些设备上设置自动生产流程，一旦工作频率及时间设定好后，变频器将按顺序在不同的时间以不同的频率让电动机以不同的转速运行，形成一个自动的生产流程。

41.同步变频与异步变频调速电动机有哪些区别？

答：异步变频调速电动机是由普通异步电动机派生而来，由于要适应变频器输出电源的特性，电动机在转子槽型、绝缘工艺、电磁设计校核等作了很大的改动，特别是电动机的通风散热，它在一般情况下附加了一个独立式强迫冷却风机，以适应电动机在低速运行时的高效散热和降低电动机在高速运行时的风摩耗。变频器的输出一般显示电源的输出频率，转速输出显示为电动机的极数和电源输出频率的计算值，与异步电动机的实际转速有很大区别，使用一般异步变频电动机时，由于异步电动机的转差率是由电动机的制造工艺决定，故其离散性很大，并且负载的变化直接影响电动机的转速，要精确控制电动机的转速只能采用光电编码器进行闭环控制，当单机控制时转速的精度由编码器的脉冲数决定，当多机控制时，多台电动机的转速就无法严格同步。

同步变频调速电动机的转子内镶有永磁体，当电动机瞬间启动完毕后，电动机转入正常运行，定子旋转磁场带动镶有永磁体的转子进行同步运行，此时电动机的转速根据电动机的极数和电动机输入电源频率形成严格的对应关系，转速不受负载和其他因数影响。同样同步变频调速电动机也附加了一个独立式强迫冷却风机，以适应电动机在低速运行时的高效散热和降低电动机在高速运行时的风摩耗。由于电动机的转速和电源频率的严格对应关系，使得电动机的转速精度主要就取决于变频器输出电源频率的精度，控制系统简单，对一台变频器控制多台电动机实现多台电动机的转速一致，也不需要光学编码器进行闭环控制。

42.变频器能用来驱动单相电动机吗？可以使用单相电源吗？

答：单相电动机基本上不能用变频器驱动，对于开关启动式的单相电动机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容启动或电容运行方式的单相电动机，将诱发电容器爆炸故障发生。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运行的机种。

43.变频器驱动电动机如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？

答：在变频器驱动电动机时，在频率下降（低速）时如果输出相同的功率则电流增加，但在转矩一定的条件下电流几乎不变。

44.电动机频率超过60Hz运行时应注意什么问题？

答：电动机超过60Hz运行时应注意以下事项。

①工艺设备应具有在该速下运行的技术条件（机械强度、噪声、振动等）。

②电动机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。

③定要充分考虑电动机轴承的寿命问题。

④对于中容量以上的电动机特别是2极电动机，在60Hz以上运行时要与电动机的技术条件相适应。

45.采用变频器驱动电动机时，电动机的启动电流、启动转矩如何变化？

答：采用变频器驱动电动机运行时，随着电动机的加速相应提高频率和电压，启动电流被限制在150％额定电流以下（根据机种不同，为125％～200％）。用工频电源直接启动时，启动电流为6～7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器驱动可以平滑地启动（启动时间变长）。启动电流为额定电流的1.2～1.5倍，启动转矩为70％～120％额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，启动转矩为100％以上，可以带全负载启动。

46.变频器的调速范围60～6Hz，即10:1，在6Hz以下就有没有输出功率吗？

答：在6Hz以下仍可输出功率，但根据电动机温升和启动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（启动频率）根据机型为0.5～3Hz。

47.对于一般电动机在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？

答：通常情况下是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在变频调速系统设计时应按在高速下要求相同转矩的技术条件，来选择电动机和变频器容量。

48.变频调速系统能否长时间在低速情况下运行？

答：这和电动机的种类有关，如果是变频调速的专用电动机，则长时间低速运行不存在任何问题。如果是普通电动机，则因为低速时电动机内部的散热情况变差，其负载能力有所下降。一般说来：当工作频率为20Hz时，负载能力只有额定值的90％；而当工作频率为1Hz时，负载能力只有额定值的60％左右。

49.低速运行时能保证频率精度吗？

答：由于变频器内都是用微处理器进行数字量控制的，故频率精度可以保证。

50.低速运行时，在空载情况下易因过流而跳闸，是什么原因？

答：这是因为，为了能带动负载，转矩补偿（U/F）设定得较大。空载时，转子电流很小，转子电流的去磁作用也很小，电动机磁路处于高度饱和状态，其励磁电流将出现很大的尖峰，有可能导致过流跳闸。

51.对于需要低速运行的负载，应选用什么样的变频器？

答：最好选用具有“无反馈矢量控制”功能的变频器，至少也应选用具有“自动转矩补偿”功能的变频器，可避免低速空载运行时过流跳闸问题。

52.绕线式异步电动机能否配用变频器？

答：可以配用，但应将与电刷相连的三根线之间互相短接，以避免电刷和滑环间接触不良引起的过电流。