随着电力技术的迅速发展，交流电机变频调速技术取得了突破性的进步，进入了普及应用阶段。在我国，变频调速器正越来越广泛地被采用；与此同时，如何正确地选好、用好变频调速器已成为广大用户十分突出的问题。

图 1　变频调速器

一、关于容量选择

在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有“配用电动机容量”一栏，然而这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。

各种生产机械中，电动机的容量主要是根据发热原则来选定的：在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的，电动机的过载能力一般定为额定转矩的 1.8～2.2 倍，所谓“短时间”至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为 150%、1 分钟，这个指标对电动机来说只有在起动过程才有意义，在运行过程中实际上是不允许过载的。

因此，“配用电动机容量”一栏的准确含义是“配用电动机的实际最大容量”。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择；对于鼓风机和泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按“配用电动机容量”来选择。

二、传动系统的优化设计

交流异步电动机经变频调速后，其有效转矩和有效功率都有一定的范围。配用变频调速器时，必须根据生产机械的机械特性以及对调速范围的要求等因素，对传动系统进行优化设计。优化设计的主要内容和大致方法如下。

1. 确定电动机的最高运行频率

（1）鼓风机和泵类负载：这类负载的阻转矩 T_L 与转速 n 的平方成正比（T_L = K_Tn²），输出功率 P_L 与转速的三次方成正比（P_L = K_Pn³，K_T、K_P 为常数）。由此可知，如转速超过额定转速，负载的转矩和功率将分别按平方律和立方律增加，因此在一般情况下不允许在额定频率以上运行。

（2）各种机械的强度、振动以及耐磨性能等，都是以电动机转速不超过 3000 r/min 为前提设计的。因此，在没有对机械重新进行设计的情况下，2 极电机的最高运行频率不要超过额定频率太多。

（3）当异步电机在额定频率以上运行时，由于电源电压是恒定的，其调到 f_x 时的电磁转矩 T_x 近乎和频率调节比 K_f 的平方成反比，即 T ≈ T_N/K_f²（T_N 为额定频率 f_N 时的转矩）。因此，最高运行频率不宜超过额定频率。

（4）异步电机在低频下运行时，为了获得足够的转矩常需进行转矩补偿，而转矩补偿将使电机的磁路趋于饱和，从而增加附加损失、降低效率。因此，只要情况许可，应尽可能地提高运行频率的上限。

2. 确定传动系统的传动比并校核电动机的容量

（1）鼓风机和泵类负载一般为直接驱动，不必考虑传动比的问题。

（2）恒转矩负载：首先根据有效转矩线以及所要求的频率调节范围，确定电机运行的最高频率和最低频率。假设已经确定的电动机最高运行频率为 f_max、最低运行频率为 f_min，与此对应的转矩相对值为 q_TL，则电动机的额定转矩 T_N = T_L/q_TL（T_L 为负载转矩）。如果原选电机并未留有余量，则配用变频调速器后，电动机的容量应扩大 1/q_TL 倍。传动系统的传动比 λ 等于电动机在最高运行频率下的转速 n_Dmax 与负载所需求的最高转速 n_Lmax 之比。

（3）恒功率负载：与恒转矩负载类似，首先根据有效功率线和频率调节范围，求出电动机运行频率的上、下限。同样，在求出最高和最低运行频率的同时，得到对应的功率相对值 q_PL，而电动机的额定功率 P_N ≥ P_L/q_PL（P_L 为负载要求功率）。

设计恒功率负载时应注意两点：一是尽量多利用额定频率以上的部分；二是当调速范围较大时，尽量采用两档传动比——因为当传动比分成两档时，在转速范围相同的情况下频率范围将大为减小，从而可减小电动机的容量。

恒功率负载的机械特性曲线上任一点的横坐标与纵坐标的乘积均相等，且与负载功率成正比。若全部转速都在额定频率以下调节，则所需电动机的容量将比负载功率的 α_n 倍还要大，是很不经济的。作为对比：当最高运行频率为额定频率的 2 倍、传动比只有一档时，所需容量只要大于负载功率的 α_n/2 倍即可；当最高运行频率为额定频率的 2 倍、传动比为两档时，所需容量可进一步降低到约负载功率的 1/2。可见对于恒功率负载，当 α_n > 4 时，采用两档传动比是比较理想的方案。

三、自配外接制动电阻

各种变频调速器都允许外接制动电阻，以加快制动速度，但配套的制动电阻价格昂贵、不易买到，因此可以自行配置，其阻值与功率可按如下原则决定。

直流电路的电压值 U_D 由交流电源整流得到，380 V 交流对应约 530 V 直流。制动电流 I_S 一般以不超过电机的额定电流 I_DN 为原则，即 I_S ≤ I_DN，故制动电阻 R_S ≥ U_D/I_S。

因 R_S 内通过电流的时间只有几秒钟，故其功率 P_R 可按其工作时功率的 1/10～1/8 选择，即 P_R = (0.1～0.125)U_D²/R_S。

因 R_S 接入电路时应注意将变频调速器内部的制动电阻切除；如不能切除，则应适当加大 R_S 的值，以免出现制动电流过大的情形。

在外接制动电路时，为了避免烧毁变频器内部的放电用大功率晶体管（GTR），有时也可以外接整个制动电器（即包括制动电阻和放电晶体管）。这时 GTR 应选取其 V_CEX ≥ 700 V、I_CN ≥ (1.2～1.5)I_DN。