4.2.1 工作原理和结构特点

1. 工作原理

三相交流异步电动机变频调速的原理，基于其三相绕组通入三相交流电后，转子的转速《(单位为r/min)与形成旋转磁场的转速ns(同步转速，单位为r/min)及绕组中流通的电流频率/(Hz)之间的关系，即

式中S---转差率，S=(ns—n)/ns。

P---定子绕组通电后产生的磁极对数。

变频调速的优点是可以f 滑地进行大范围无级调速，调速性能优越，应用范围广献題要频电源设备，投资较大，控制和维护技細働。

2. 结构特点

变频调速电动机的结构与普通电动机基本相同。

对于需要在较低转速下工作的品种，在外观上的不同点是用一个单独供电的风机代替普通电动机的外风扇，其目的是满足低频率时的冷却散热问题。另外，为了降低变频电源的谐波影响，在电磁设计上与普通电机有所不同;再有就是为了减少因变频电源随机产生的高压脉冲对绕组绝缘的损伤(容易发生匣间击穿故障) ，使用一种防电晕能力较强的“ 变频电磁线”制作定子绕组。

国家标准规定的变频调速电动机的型号为YVF。

4. 2.2 需要变频器与工频电源切换的几种情况和切换方法

1. 需要将变频电源切换成工频电源的两种情况

(1) 当变频器出现故障短时不可修复，同时电源设备容量能承担电动机满压起动时。若电源设备容量不能承担电动机满压起动，则应考虑在起动电路中串联电阻、电抗器等进行降压起动。

(2) 需要较长时间以额定转速运行时。切换成工频电源后可以节省电能5%左右，并且消除由于变频器运行造成的诸多不利因素。

2. 实施措施

可在变频器输入输出两端并联一个旁路接触器。通过该接触器给电动机提供工频电源。但为了保护变频器，应在变频器两端各接一个接触器，用于断开变频器与电源的连接。另外，需在旁路接触器电路中设置热保护装置。如图4 -8 所示。

3. 切换的程序

以下内容涉及的元件按图4-8所标注的元件符号。

首先打开接触器KM2,断开变频器与电路电动机之间的电路。经适当延时后(通常称为“ 切换时间”，用符号~表示），合上旁路接触器KM3,再断开KM1„

4. 切换的要求和注意事项

(1) 在合上旁路接触器KM3 之前，必须确认变频器与电动机之间的KM2 已断开。否则将会使变频器的三相逆变管之间加上电源电压，造成相间短路使之烧坏。所以应对KM3 和KM2 设置机械与电的互锁装置和电路。

(2) 由断开接触器KM2 到闭合KM3 的延时时间，应尽可能短，以防止切换时因转速下降过多的情况下突然通电加速而产生较大的冲击电流。一般应保证在转速下降不超过额定转速30%的时间内完成切换较为适宜。

(3) 切换时，还会因电动机停电后运转产生的定子电动势与电源电压叠加等原因，造成较大的冲击电流，当定子电动势与电源电压相位刚好相反时，冲击电流最大，严重时可达到直接起动的2 倍。应采取适当的措施避免产生此类情况，例如利用变频器的“ 频率搜索”功能，使用“ 差频同

相”的切换方法等。

4. 2.3 在某一频率段运行时噪声或振动大的原因及处理方法有时，变频调速电机在某一频率段运行时，出现噪声大或振动大的现象，例如在30 Hz 附近，如图4 - 9 所示。这是因为电动机及其连接的负载、安装基架等组成的机械系统(以电动机为主)的固有振荡频率刚好与此时运转所造成的振荡频率相等或很接近，由此发生了“ 机械谐振”，或者称为“ 共振”的结果。

出现这种不利现象时，可以采用改动设备支撑设备或电动机机械部件的结构等方法，来改变其固有振荡频率，转移或消除“ 机械谐振”点。但实践证明，此方法不易实现，也较难根除上述弊病。比较实际的方法是采用“ 打不起，躲得起”的“ 逃跑”战术。即利用在变频器内所设置的“ 频率跳变”功能，按实际使用时测量到的“ 共振频率”，设置“ 回避频率”或“ 跳跃频率”点，在运行调节频率的过程中，自动“ 跳过”共振频率点(实际上是一个较小的频率范围,一般在2 Hz以内）。“ 频率跳变”功能是通过安装“ 频率跳变”元件来实现的。在整个频率运行范围内，一般可设置3 个频率跳变点。