變頻電機

隨著電力電子技術及新型半導體器件的迅速發展 ,交流調速技術得到不斷地完善和提高 ,逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優異的性能價格比在交流電機上得到廣泛應用。例如: 鋼廠用於軋鋼的大型電動機和中、小型輥道電動機、鐵路及城市軌道交通用牽引電機、電梯電機、集裝箱起吊設備用起重電機、水泵和風機用電機、壓縮機、家用電器用電機等都相繼使用交流變頻調速電機 ,並取得了良好的效果。採用交流變頻調速電機比直流調速電機具有顯著的優點。

( 1)調速容易 ,而且節能。

( 2)交流電機結構簡單、體積小、慣量小、造價低、維修容易、耐用。

( 3)可以擴大容量 ,實現高轉速和高電壓運行。

( 4)可以實現軟啟動和快速制動。

( 5)無火花、防爆、環境適應能力強。

近年來 ,國際上變頻調速傳動裝置以每年 13 %～ 16% 的增長率發展 ,並有逐步取代大部分直流調速傳動裝置的趨勢。由於以恆頻、恆壓電源進行工作的普通非同步電機應用於變頻調速系統時 ,存在著很大的局限性 ,國外發展了根據使用場合和使用要求而設計的專用的變頻交流電動機。例如 ,有低噪音、低振動用的電機 ,有提高低速轉矩特性的電機 ,有高速電機 ,有帶測速發電機的電機以及矢量控制電機等。

現在的電機變頻系統大都是採用的恆V/F 控制系統，這個變頻控制系統的特點是結構簡單、製作便宜。這個系統被廣泛應用在風機等大型的並且對於變頻系統的動態性能要求不是很高的地方。這個系統是一種典型的開環控制系統，這個系統能夠滿足大多數電機的平滑的變速要求，但是對於動態和靜態的調節性能都是有限的，不能應用在對動態和靜態性能要求比較嚴格的地方。為了實現動態和靜態調節的高性能，我們只能採用閉環控制系統來實現。所以有的科研人員提出了控制閉環轉差頻率的電機調速方式，這種調速方式能夠在靜態動態調速中達到很高的性能，但是這種系統只能在轉速比較慢的電機中得到應用，因為在電機的轉速較高的時候，這種系統不僅不會達到節約電能的目的，還會使電機產生極大的瞬態電流，使得電機的轉矩在瞬間發生變化。所以說為了實現在較高的轉速中實現較高的動態和靜態性能，只有先解決電機產生瞬態電流的問題，只有將這個問題合理的解決我們才能更好的發展電機變頻節能控制技術。

電動機的調速與控制，是工農業各類機械及辦公、民生電器設備的基礎技術之一。隨著電力電子技術、微電子技術的驚人發展，採用“專用變頻感應電動機+變頻器”的交流調速方式，正在以其卓越的性能和經濟性，在調速領域，引導了一場取代傳統調速方式的更新換代的變革。它給各行各業帶來的福音在於：使機械自動化程度和生產效率大為提高、節約能源、提高產品合格率及產品質量、電源系統容量相應提高、設備小型化、增加舒適性，正以很快的速度取代傳統的機械調速和直流調速方案。由於變頻電源的特殊性，以及系統對高速或低速運轉、轉速動態響應等需求，對作為動力主體的電動機，提出了苛刻的要求，給電動機帶來了在電磁、結構、絕緣各方面新的課題。

變頻專用電動機具有如下特點：

B級溫升設計，F級絕緣製造。採用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆製造工藝以及採用特殊的絕緣結構，使電氣繞組採用絕緣耐壓及機械強度有很大提高，足以勝任馬達之高速運轉及抵抗變頻器高頻電流衝擊以及電壓對絕緣之破壞。平衡質量高，震動等級為R級（降振級）機械零部件加工精度高，並採用專用高精度進口軸承，可以高速運轉。強制通風散熱系統，全部採用進口軸流風機超靜音、高壽命，強勁風力。保障馬達在任何轉速下，得到有效散熱，可實現高速或低速長期運行。經AMCAD軟體設計的YP系列電機，與傳統變頻電機相比較，具備更寬廣的調速範圍和更高的設計質量，經特殊的磁場設計，進一步抑制高次諧波磁場，以滿足寬頻、節能和低噪音的設計指標。具有寬範圍恆轉矩與功率調速特性，調速平穩，無轉矩脈動。與各類變頻器均具有良好的參數匹配，配合矢量控制，可實現零轉速全轉矩、低頻大力矩與高精度轉速控制、位置控制及快速動態響應控制。YP系列變頻專用電機可配製剎車器，編碼器供貨，這樣即可獲得精準停車，和通過轉速閉環控制實現高精度速度控制。採用“減速機+變頻專用電機+編碼器+變頻器”實現超低速無級調速的精準控制。YP系列變頻專用電機通用性好，其安裝尺寸符合IEC標準，與一般標準型電機具備可互換性。

在交流變頻電動機的推廣應用過程中 ,曾出現大批交流變頻調速電動機絕緣早期損壞的情況。許多交流變頻電機運行的壽命只有 1～ 2年 ,有的只有幾個星期 ,甚至在試運行中電機絕緣就出現損壞 ,而且通常發生在匝間絕緣 ,這給電機絕緣技術提出了新的課題。實踐證明 ,過去幾十年研究發展起來的工頻正弦波電壓下的電機絕緣設計理論不能適用於交流變頻調速電機。需要研究變頻電機絕緣的損壞機理 ,建立交流變頻電機絕緣設計的基本理論 ,制定交流變頻電機的工業標準。

1電磁線的損壞

1. 1 局部放電和空間電荷

目前 ,變頻調速交流電機均採用 IGB T( 絕緣柵二極體 )技術PWM ( Pulse width m odulatio n- 脈寬調製 )變頻器控制。其功率範圍約是 0. 75～ 500kW。 IGBT技術可以提供上升時間極短的電流 ,其上升時間在 20～100μs,所產生的電脈衝有極高的開關頻率 ,達到20kHz。當一個快速上升沿電壓從變頻器到電機端時 ,由於電機和電纜的阻抗不匹配 ,產生一個反射電壓波。這個反射波返回變頻器 ,並再感應出另一個由於電纜和變頻器阻抗不匹配而產生的反射波加在原始電壓波上 ,從而在電壓波前沿產生一個尖峰電壓。尖峰電壓的大小取決於脈衝電壓的上升時間和電纜的長度。

通常電線長度增加時 ,電線二端都產生過電壓 ,電機端的過電壓幅值隨電纜長度增加而增加 ,並趨於飽和 ,而電源端的過電壓比電機端的過電壓小 ,並且幾乎與電纜長度無關。試驗表明 ,過電壓產生於電壓上升沿和下降沿處 ,併發生衰減振蕩 ,其衰減服從指數規律 ,振蕩周期隨電纜長度而增加。對PWM 驅動脈衝波形有二種頻率 ,其一是開關頻率。尖峰電壓的重複頻率與開關頻率成正比。另一是基本頻率 ,直接控制電機的轉速。在每一個基本頻率開始時 ,脈衝極性從正到負或從負到正 ,在這一時刻 ,電機絕緣承受著一個二倍於尖峰電壓值的全幅電壓。另外 ,在一個散嵌繞組的三相電機中 ,不同相的相鄰二匝之間的電壓極性可能會不同 ,全幅電壓的躍變也有可能達到二倍於一個尖峰電壓值。據測試 ,PWM 變頻器輸出的電壓波形 ,在 380 /480V 交流系統中 ,在電機端測得的尖峰電壓值為 1. 2～ 1. 5kV,而在 576 /600V的交流系統中 ,測得的尖峰電壓值達到 1. 6～ 1. 8kV。非常明顯 ,在此全幅電壓作用下 ,繞組匝間產生表面局部放電。由於電離作用 ,在氣隙中又會產生空間電荷 ,從而形成一個與外加電場反向的感應電場。當電壓極性改變時 ,這個反向電場與外加電場方向一致。這樣 ,一個更高的電場產生 ,它會導致局部放電的數量增加 ,最終引起擊穿。測試表明 ,作用於這些匝間絕緣的電衝擊大小取決於導線特定的性能和 PWM 驅動電流的上升時間。若上升時間小於0.1μs,則將有 80% 的電勢加在繞組的前二匝上 ,即上升時間越短 ,電衝擊就越大 ,匝間絕緣的壽命就越短。

1. 2 介質損耗發熱

當 E超過絕緣體臨界值時 ,其介質損耗迅速增加。當頻率增加時 ,局部放電隨之增加 ,結果產生熱量 ,這些熱量則引起更大的漏電流 ,從而使 Ni上升更快 ,即電機溫升上升 ,絕緣加速老化。總之 ,在變頻電機中正是由於上述局部放電、電介質加熱、空間電荷感應等因素的共同作用引起電磁線的過早損壞。

2 主絕緣、相絕緣和絕緣漆的損壞

如前所述 ,採用 PWM 變頻電源 ,使變頻電機的端子處出現振蕩電壓幅值增加。因而 ,電機的主絕緣、相絕緣和絕緣漆承受更高的電場強度。據測試 ,由於變頻器輸出端電壓上升時間、電纜長度和開關頻率等因素的綜合影響 ,上述端電壓峰值可超過 3kV。另外 ,當電機繞組匝間發生局部放電時 ,會使絕緣中分佈電容所儲存的電能變為熱、幅射、機械和化學能 ,從而使整個絕緣系統劣化 ,絕緣的擊穿電壓降低 ,最終導致絕緣系統被擊穿。

3 循環交變應力造成的絕緣加速老化

採用 PWM 變頻電源供電 ,使變頻電機可以在很低的頻率、較低的電壓下以及無衝擊電流情況下啟動 ,並可以利用變頻器所提供的各種方式進行快速制動。由於變頻電機可實現頻繁的起動制動 ,使電機絕緣頻繁地處於循環交變應力作用下 ,使電機絕緣加速老化。

普通非同步電機中存在的由於電磁激振力、機械傳動等引起的振動等問題在變頻電機中變得更為複雜。變頻電源中含有的各種時間諧波與電磁部分固有的空間諧波相互干涉 ,形成各種電磁激振力。同時 ,由於電機工作頻率範圍寬 ,轉速變化大 ,當其與機械部分的固有頻率相一致時 ,出現共振。在電磁激振力和機械振動影響下 ,電機絕緣受到更加頻繁的循環交變應力作用 ,加速了電機絕緣的老化。

變頻電機試驗一般需要採用變頻器供電，由於變頻器輸出頻率具有較寬的變化範圍，且輸出的PWM波含有豐富的諧波，傳統的互感器及功率計已經不能滿足試驗的測量需要，應該採用變頻功率分析儀及變頻功率變送器等。

標準化電機試驗台是響應節能減排，針對電機能效提升計劃而推出的新型試驗系統。標準化電機試驗台將複雜系統標準化、儀器化，提高了系統可靠性，簡化了安裝調試過程，降低了系統成本。

標準化電機試驗台由試驗電源、電參數測試系統、試驗測控系統、電機試驗測控報表軟體等構成。

試驗台由兩台試驗電源分別驅動對拖的兩台電機，一台作電動機運行，一台作發電機運行；試驗電源採用靜止變頻電源，兩台試驗電源共用整流單元，發電機發出的電能經過試驗電源反向整流為直流電后供電動機試驗電源的逆變單元使用，電網只需補充兩台電機的損耗，相比電力測功機等直接消耗方案，可節約用電70%~90%。

電參數測試系統採用由變頻功率感測器和變頻功率分析儀構成的變頻功率測試系統。因此，既能滿足工頻電機的低頻堵轉、超速等試驗測試需要，也能滿足變頻電機試驗測試需要，還可對試驗電源的諧波等參數進行測試分析。

試驗測控系統採用分散式測控系統，主要用於測量扭矩、轉速、溫度等非電量參數和試驗過程中需要監視的電參量。

試驗過程由電機試驗測控報表軟體控制，試驗結束自動出具試驗報告和電機合格判定。

旋轉電機_定額和性能

旋轉電機(牽引電機除外)確定損耗

三相非同步電動機試驗方法

變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法

中小型三相非同步電動機能效限定值及能效等級

1、試驗電源

滿足試驗標準對電機試驗電源的要求，受程序控制進行相應操作。

2、變頻功率分析儀

滿足性能設計要求，變頻功率感測器對試驗過程中主要電參量進行測量，通過光纖傳輸到試驗台變頻功率分析儀。

3、開關量測控

採用分散式測控系統完成對包括電源櫃、測量開關櫃等系統中所有開關的控制和測試。

4、非電量測試

採用分散式測控系統完成對8路溫度和1路扭矩及轉速進行測試，通過光纖傳輸到試驗台變頻功率分析儀。

5、自動化試驗台

通過各介面完成對設備的通信控制、獲得試驗過程的電量和非電量測量數據；

根據試驗項目完成對試驗電源的配置，對開關狀態進行控制，通過軟體設計實現試驗項目的過程式控制制，完成試驗過程，並獲取相應的試驗數據；

根據標準對試驗過程獲得的數據進行處理，獲得試驗結果，形成試驗報告；

試驗報告存儲、列印。

變頻調速已經成為主流的調速方案，可廣泛應用於各行各業無級變速傳動。

特別是隨著變頻器在工業控制領域內日益廣泛的應用，變頻電機的使用也日益廣泛起來，可以這樣說由於變頻電機在變頻控制方面較普通電機的優越性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機的身影。

國產化高壓變頻裝置的社會效益顯著，主要有節能，從而節約資源，減少環境污染。消除電動機的啟動衝擊以及對電網的衝擊，降低電動機和設備故障率。提高控制精度和自動化程度。變頻調速的經濟效益也非常顯著，對於泵和風機，流體流量與轉速一次方成正比，轉矩與轉速的二次方成正比，而功率與轉速的三次方成正比，轉速降低，電機功耗以三次方下降，因此變頻調速的節電效果非常顯著。如果流量由降到，則轉速降到，則轉速降到，壓頭降到，而電機的功耗降到，理論上節能。如果原本採用風門、閥門調節，流量降低、壓頭增加，電機功率減少，這樣，變頻調速比風門、閥門類調節節能。除了節能增效外，對於不同的負載，還有一些間接的經濟效益，主要有功率因數得以提高實現軟啟動減小啟動力矩對電機的電氣機械損傷控制平滑、穩定、精度高。

對普通非同步電動機來說，在設計時主要考慮的性能參數是過載能力、啟動性能、效率和功率因數。而變頻電動機（variable-frequency Motor），由於臨界轉差率反比於電源頻率，可以在臨界轉差率接近1時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不在需要過多考慮，而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下：

1）儘可能的減小定子和轉子電阻。

減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補高次諧波引起的銅耗。

2）為抑制電流中的高次諧波，需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。

3）變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。

在結構設計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、雜訊冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問題：

1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強對地絕緣和線匝絕緣強度，特別要考慮絕緣耐衝擊電壓的能力。

2）對電機的振動、雜訊問題，要充分考慮電動機構件及整體的剛性，儘力提高其固有頻率，以避開與各次力波產生共振現象。

3）冷卻方式：一般採用強迫通風冷卻，即主電機散熱風扇採用獨立的電機驅動。

4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機應採用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱，也會產生軸電流，當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導致軸承損壞，所以一般要採取絕緣措施。

5）對恆功率變頻電動機，當轉速超過3000r/min時，應採用耐高溫的特殊潤滑脂，以補償軸承的溫度升高。

我們使用的變頻器主要採用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。

1、什麼是變頻器？

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

2、PWM和PAM的不同點是什麼？

PWM是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)縮寫，按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度，以調節輸出量和波形的一種調製方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈衝幅度調製) 縮寫，是按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度，以調節輸出量值和波形的一種調製方式。

3、電壓型與電流型變頻器有什麼不同？

變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流迴路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流迴路濾波是電感。

4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？

電機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁迴路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節能型變頻器。

5、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對於變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？

頻率下降（低速）時，如果輸出相同的功率，則電流增加，但在轉矩一定的條件下，電流幾乎不變。

6、採用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？

採用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。

7、V/f模式是什麼意思？

頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關係是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇

8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？

頻率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產的的轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定的起動轉矩，這種補償稱為增強起動。可以採用各種方法實現，有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法

9、在說明書上寫著變速範圍60~6Hz，即10：1，那麼在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？

在6Hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據機種為0.5~3Hz.

10、對於一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？

通常情況是是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恆功率特性，在 高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。

11、所謂開環是什麼意思？

給所使用的電機裝置設速度檢出器（PG），將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環”，不用PG運轉的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋.

12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？

開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的範圍內（1%~5%）變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可採用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。

13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？

具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的值取決於PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。

14、失速防止功能是什麼意思？

如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。

15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什麼意義？

加減速可以分別給定的機種，對於短時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生產節拍時間的場合是適宜的，但對於風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。

16、什麼是再生制動？

電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變為非同步發電機狀態運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。

17、是否能得到更大的制動力？

從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由於電容器的容量和耐壓的關係，通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元，可以達到50%~100%。

18、為什麼用離合器連續負載時，變頻器的保護功能就動作？

用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態向轉差率大的區域急劇變化，流過的大電流導致變頻器過電流跳閘，不能運轉。

19、在同一工廠內大型電機一起動，運轉中變頻器就停止，這是為什麼？

電機起動時將流過和容量相對應的起動電流，電機定子側的變壓器產生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉。

20、什麼是變頻解析度？有什麼意義？

對於數字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻解析度。

變頻解析度通常取值為0.015~0.5Hz.例如，解析度為0.5Hz，那麼23Hz的上面可變為23.5、24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對於像連續卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果解析度為0.015Hz左右，對於4級電機1個級差為1r/min 以下，也可充分適應。另外，有的機種給定解析度與輸出解析度不相同。

21、裝設變頻器時安裝方向是否有限制？

變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的，上下的關係對通風也是重要的，因此，對於單元型在盤內、掛在牆上的都取縱向位，儘可能垂直安裝。

22、不採用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？

在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由於變頻器切斷過電流，電機不能起動。

23、電機超過60Hz運轉時應注意什麼問題？超過60Hz運轉時應注意以下事項:

(1) 機械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、雜訊、振動等）。

(2) 電機進入恆功率輸出範圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率於速度的立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。

(3) 產生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。

(4) 對於中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。

24、變頻器可以傳動齒輪電機嗎？

根據減速機的結構和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為最大極限，採用油潤滑時，在低速下連續運轉關係到齒輪的損壞等。

25、變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？

基本上不能用。對於調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速範圍時將燒毀輔助繞組；對於電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對於小容量的，也有用單相電源運轉的機種。

26、變頻器本身消耗的功率有多少？

它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對於操作盤設計等必須注意。

27、為什麼不能在6~60Hz全區域連續運轉使用？

一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉相同的發熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或採用容量大的變頻器與電機組合，或採用專用電機。

28、使用帶制動器的電機時應注意什麼？

制動器勵磁迴路電源應取自變頻器的輸入側。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。

29、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，請說明原因

變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由於其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉，甚至改善功率因數，在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。

30、變頻器的壽命有多久？

變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。

31、變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？

對於小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護。

32、裝設變頻器時安裝位置是否有限制？

應基本收藏在盤內，問題是採用全封閉結構的盤外形尺寸大，佔用空間大，成本比較高。其措施有：

（1）盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱；

（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；

（3）採用熱導管。

此外，已開發出變頻器背面可以外露的型式。

33、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉，變頻器的容量該怎樣選擇？

設基準速度為50Hz,50Hz以上為恆功率輸出特性。像輸送帶這樣的恆轉矩特性負載增速時，容量需要增大為80/50≈1.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大。

1、變頻節能

由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（壓力），流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關係下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關係。例如：一台水泵電機功率為55KW，當轉速下降到原轉速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8%，當轉速下降到原轉速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5%.

2、功率因數補償節能

無功功率不但增加線損和設備的發熱，更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機的功率因數在0.6-0.7之間，使用變頻調速裝置后，由於變頻器內部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。

3、軟啟動節能

由於電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等於(4-7)倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的衝擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的衝擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。

變頻器可以省電這是不可磨滅的事實，在某些情況下可以節電40%以上，但是某些情況還會比不接變頻器浪費！

變頻器是通過輕負載降壓實現節能的，拖動轉距負載由於轉速沒有多大變化，即便是降低電壓，也不會很多，所以節能很微弱，但是用在風機環境就不同了，當需要較小的風量時刻，電機會降低速度，我們知道風機的耗能跟轉速的1.7次方成正比，所以電機的轉距會急劇下降，節能效果明顯。如果我們用在油井上，就會因為在返程使用制動電阻白白浪費很多電能反而費電電。

當然，如果環境要求必須調速，變頻器節能效果還是比較明顯的。不調速的場合變頻器不會省電，只能改善功率因數。

1、如果兩個一模一樣的電機都工作在50HZ的工頻狀態下，一個使用變頻器，一個沒有，同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下，那麼變頻器還能省電嗎？能省多少呢？

答：對於這種情況，變頻器只能改善功率因數，並不能節省電力。

2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態下工作（頻率，轉速還是一樣50HZ），有變頻器的那個能省多少電？

答：如果使用了自動節能運行，這個時刻變頻器能降壓運行，可以節省部分電能，但是節電不明顯。

3、同樣的條件，空載狀態下能省多少，這三種狀態下哪個得得更多？

1、具備有啟動功能。

2、採用電磁設計，減少了定子和轉子的阻值。

3、適應不同工況條件下的頻繁變速。

4、在一定程度上節能。

普通電機是根據市電的頻率和相應的功率設計的，只有在額定的情況下才能穩定運行。變頻電機就不同了，變頻電機要克服低頻時的過熱與振動，，所以變頻電機在設計上要比普通電機性能要好一點。

變頻器輸出為基波頻率變化的PWM波，其測量方法與傳統的工頻正弦波測量有較大的區別。

1、通常我們說的變頻器輸出380V、50Hz，是指其基波（正弦波）為380V、50Hz。變頻器實際輸出波形為PWM波，除了基波外，還包含載波信號。載波信號頻率要比基波高得多，且是方波信號，包含大量的高次諧波。

2、普通萬用表一般只能測量45~66Hz或45~440Hz的交流正弦波。部分真有效值萬用表的測量頻率範圍要寬得多，許多人認為可以用於變頻測量、測試。其實不然，因為這種表測量結果把基波和載波都包含進去了。比如上述變頻器，380V輸出時，測量結果一般在400V以上。

3、用於變頻測試的儀錶應具備在各種PWM波形中分解出其基波的能力，嚴格測量需採用數字信號處理的方式，也就是高速採樣得到樣本序列，再對樣本序列進行離散傅里葉變換，得到基波有幅值、相位及各次諧波的幅值和相位。

4、也有一種思路認為校準平均值（MEAN）可以替代變頻器輸出PWM信號中的基波成分的有效值。校準平均值在理論上等於正弦波的真有效值，等於正弦調製PWM波形的基波有效值，且實現簡單；因此，MEAN值在許多儀器儀錶中用於替代正諧波的有效值（RMS）或PWM的基波有效值（H01）的測量。但是，變頻調速技術日新月異，非正弦調製PWM的應用越來越多，而且，一般變頻器使用者通常並不了解自己的變頻器採用何種調製模式，MEAN值在PWM測量中局限性越來越大。

因此，變頻調速系統的電參數測試應採用具備合適帶寬的變頻電量變送器（包括變頻電壓感測器、變頻電流感測器和電壓電流組合式的變頻功率感測器）及寬頻功率分析儀（也稱變頻功率分析儀），寬頻功率分析儀對信號進行高速交流採樣後進行頻譜分析，可以實時運算電壓、電流的基波有效值及基波功率，還可計算電壓、電流的真有效值、有功功率及相關諧波參數。