《变频器世界》小孙学变频 | 变频调速系统的减速与停机

四、变频调速系统的减速与停机

“变频器关于加速和启动过程中的各项功能已经介绍得差不多了，关于减速方面的功能大多是和加速功能相对应的，比较容易理解，你回去准备一下，下次来，首先听你讲。行不行？”张老师瞧着小孙，问。 “应该没问题吧。”小孙颇自信地说。

电动机变频减速的特点

小孙回厂后，把厂里有的所有变频器的说明书都找了来认认真真进行了准备，并且把一时理解不好的问题记了下来。一个星期后，到张老师家去“接受面试”了。

 小孙的准备工作做得相当充分，只见他慢条斯理地从提包里拿出了几张图，就开始讲解了：“变频调速系统是通过不断降低频率来实现减速和停机的。首先需要说明的是频率下降时的电动机状态。”他展开了一张图3－21，然后说：

“假设一台4极电动机的运行频率是50hz，则旋转磁场的转速是1500r/min，转子的转速为1440r/min，转差为60r/min，转子绕组以反方向切割磁力线，所产生的电磁转矩推动转子不断地旋转。

 现在，把频率下降为45hz，则旋转磁场的转速立刻下降为1350r/min。而在频率刚下降的瞬间，转子因为有惯性，转速不能立即下降，于是转子的转速超过了同步转速，转子绕组变成了正方向切割磁力线。就是说，转子绕组切割磁力线的方向反了，于是转子绕组中感应电动势和电流的方向也和原来相反了，电动机变成了发电机，称为发电机状态。

 发电机状态所产生的电磁转矩的方向也反了，变成了制动转矩。在制动转矩的作用下，转子的转速很快地下降到略小于1350r/min的转速了。所以，发电机状态也叫再生制动状态。 总之，变频调速系统在减速过程中，电动机是处于发电状态的。发出来的电，经和逆变管反并联的续流二极管全波整流后反馈给直流电路，使直流电压上升，称为泵升电压。

变频器的输出频率下降的快慢用减速时间来描述。减速时间的定义是：从基本频率下降到0 hz所需要的时间，如图3－22（a）中之td所示。减速时间预置得长，电动机的转子跟得上同步转速的下降，转子与同步转速之间的转差基本不变，发电量保持在一定范围内，直流电压不会超过上限值，如图（b）所示。反之，减速时间预置得短，电动机的转子跟不上同步转速的下降，转差增大，转子绕组切割磁力线的速度加快，发电量增大，直流电压将超过上限值，导致过电压跳闸，如图（c）所示。

和加速过程相仿，减速时也可以预置防失速（自处理）功能，如图3－23所示，在减速过程中，当直流电压超过上限值时，变频器的输出频率将暂停下降，待直流电压降到上限电压以下时，再继续减速。

此外，减速方式也有s形减速和半s形减速等方式，如图3－24所示，应用场合也和加速方式类似。例如，变频电梯采用s形减速方式；风机以采用起始半s减速方式为宜；而大惯性负载则以采用终了形半s方式较好。”小孙象背书似地一口气把所有准备好的图都讲完了。张老师微笑着点点头，赞扬说： “你讲得挺完整，不过，我还是要作一点补充，使你加深了解。

异步发电机

第一个问题，是关于异步发电机。 

发电机是把机械能转换成电能的装置，因此，发电的前提是一定要有外力。

在各种发电机中，异步发电机是比较特殊的。让我们首先来看看别的发电机是怎样发电的。先看直流发电机，如图3－25（a）所示，其特点是定子上有磁极，转子是电枢绕组。当原动机带动转子旋转时，转子的电枢绕组因切割定子磁场而产生感应电动势，从而得到了电能，也就是发电了。

再看同步发电机，如图（b）所示，其特点是转子上有磁极，定子上则分布着三相绕组。当原动机带动转子旋转时，定子绕组因切割转子磁场而产生感应电动势，从而发电。

 以上两种发电机的共同特点，是都有一个独立的磁场。或者说，它们的励磁回路和输出电路是分开的。而所谓发电，都是绕组切割磁通而产生感应电动势，从而发电。 以上两种发电机的共同特点，是都有一个独立的磁场。或者说，它们的励磁回路和输出电路是分开的。而所谓发电，都是绕组切割磁通而产生感电动势。

那么，异步电机呢？它并没有独立的磁场，或者说，它没有一个单独产生磁场的电路。异步电机必须与三相电源相接后才产生磁场（旋转磁场）。在没有原动机带动它的情况下，它就是一台电动机。只有当原动机带动它超过同步转速后，它才发电，如图3－26所示。

第二个问题，是在变频调速的运行过程中，异步电动机的发电状态，实质上是拖动系统释放机械能的结果。这又有两种情况： 

（1）拖动系统释放位能 

如图3－27（a）所示，当重物下降时，由于有重力加速度的原因，使转子转速超过了同步转速，电动机处于发电状态。在这里，重物下降的过程，是重物的位能减少的过程，或者说，是释放位能的过程。

（2）拖动系统释放动能 

如图（b）所示，同步转速的突然下降，使同步转速低于转子转速，电动机处于发电状态。在这里，转速下降的过程，是拖动系统的动能减少的过程，或者说，是释放地动能的过程。

因此，再生制动是电动机把拖动系统释放的机械能转换成电能的结果。 在减速的问题上，归纳起来，主要是三件事情：一是减速的快慢，就是你方才说的减速时间；二是在所预置的减速时间里，对变频器的影响，具体地说，就是对直流电压的影响；三是要满足预置的减速时间内所需要的制动转矩。”

 “啊，这么一讲，可就清晰多了。”小孙不禁有些雀跃了，这时，小孙的手机响了，张老师风趣地说：“啊，强大的‘制动转矩’来了，那就暂停吧。”

小 孙 的 笔 记 

1.变频调速系统是通过降低频率来减速和停机的。当频率下降时，电动机将处于再生制动状态（发电机状态），使直流回路产生泵升电压。

 2.变频器的输出频率从基本频率下降到0hz所需要的时间，称谓减速时间。减速时间预置得长，电动机的转子能够跟得上同步转速的下降，泵升电压不大。 

3.“减速防失速”功能，就是泵升电压超过上限值，频率暂停下降，等直流电压进入允许范围后再继续速。 

4.s形减速方式主要用于在减速的起始阶段或终了阶段需要减缓减速过程的场合。

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