电机转矩与变频器的关系
电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式
For personal use only in study and research; not for commercialuse电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式电动机输出转矩：使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。
机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。
转矩与功率及转速的关系：转矩(T)=9550*功率(P)/转速(n) 即:T=9550P/n由此可推导出：转矩=9550*功率/转速《＝＝＝》功率=转速*转矩/9550方程式中：P—功率的单位（kW）；n—转速的单位（r/min)；T—转矩的单位（N.m）；9550是计算系数。
电机扭矩计算公式 T=9550P/n 是如何计算的呢？分析：功率=力*速度即P=F*V---——--公式【1】转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R) 推出F=T/R------公式【2】线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30------公式【3】将公式2、3代入公式1得：P=F*V=T/R*πR*n分/30 =π/30*T*n分-----P=功率单位W， T=转矩单位N.m， n分=每分钟转速单位转/分钟如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式：P*1000=π/30*T*n30000/π*P=T*n30000/3.1415926*P=T*n9549.297*P=T*n这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数关系。
转矩的类型转矩可分为静态转矩和动态转矩。
※静态转矩静态转矩是值不随时间延长而变化或变化很小、很缓慢的转矩，包括静止转矩、恒定转矩、缓变转矩和微脉动转矩。
静止转矩的值为常数，传动轴不旋转；恒定转矩的值为常数，但传动轴以匀速旋转，如电机稳定工作时的转矩；缓变转矩的值随时间延长而缓慢变化，但在短时间内可认为转矩值是不变的；微脉动转矩的瞬时值有幅度不大的脉动变化。
变频器在电机控制中的作用
变频器在电机控制中的作用变频器在电机控制中起着至关重要的作用，它能够有效地调节电机的转速和旋转方向，实现电机的精确控制。
本文将详细介绍变频器在电机控制中的作用及其应用。
一、变频器的基本原理变频器是一种通过改变电源频率来控制电机转速的装置。
其基本原理是将电源输入的交流电通过整流电路转换为直流电，然后再通过逆变电路将直流电转换为调制波频率可调的交流电。
通过调节变频器的输出频率，可以控制电机的转速。
二、变频器在电机控制中的作用1. 调速功能：变频器能够根据需求调整电机的转速。
通过调节变频器输出的频率，可以使电机的转速精确地满足工作需求。
这在很多领域中都非常重要，如工业生产线、机械加工等。
传统的电阻或齿轮传动方式往往无法满足精密控制的要求，而变频器可以提供更加精确和可靠的控制。
2. 节能效果：变频器可以根据负载的大小和工作需求智能地调整电机的运行频率，从而实现节能的效果。
相比传统的工作方式，变频器可以有效避免无谓的能量浪费，提高电机的运行效率，降低能源消耗。
这对于长时间运行的电机来说，能够带来显著的经济效益。
3. 启动与制动控制：变频器还可以实现电机的软启动和制动控制，避免了传统方式下电机启动时的冲击和传动设备的损坏。
通过逐步增加启动频率，变频器能够缓解电机和负载的压力，延长设备的使用寿命。
同样地，变频器还可以实现电机的快速制动，提高了设备操作的稳定性和安全性。
4. 转矩控制：变频器还具有转矩控制的功能，可以根据负载的需求来调整电机的输出转矩。
这对于一些需要精确控制转矩的应用来说尤为重要，如起重机、卷板机等。
通过变频器的控制，可以使电机输出的转矩稳定可靠，提高设备运行的准确性和安全性。
三、变频器在实际应用中的案例1. 工业生产线：在工业生产线中，需要对电机进行精确控制，以满足产品的生产要求。
变频器可通过调节输出频率，控制电机的转速和运行状态，实现自动化生产线的调速控制。
2. HVAC系统：变频器在暖通空调系统中也有广泛应用。
简述变频器的工作原理
简述变频器的工作原理
变频器是一种电子设备，它能够调节电动机的运行速度，广泛应
用于工矿生产、交通运输、建筑等领域。
变频器的工作原理是将交流
电源转变成直流电源，并通过电子元器件将直流电变成可调频的交流电，输出给电动机控制电动机的运行。
下面我们来详细了解一下变频
器的工作原理。
变频器的核心部分是逆变器，它是将来自直流电源的电能转换成
为交流电能的设备。
逆变器由多个开关管和滤波器组成。
在开关管的
控制下，直流电源会不断地倒流和正流，以产生出可调频的交流电。
开关管的控制方式可以是脉冲宽度调制（PWM）或正弦波调制（SPWM），这取决于所采用的变频器型号和工作场合。
除了逆变器，变频器还包含控制板、输入滤波器、输出滤波器等
组件。
控制板用于控制开关管的工作状态，输入滤波器的作用是消除
电网的噪声和干扰信号，输出滤波器则是为了降低电动机的输出谐波
和噪声。
这些组件共同协作，使变频器能够实现精准的电机速度控制、提高电机效率、降低噪音和振动等优点。
通过控制变频器的输出频率和电压，可以实现电机的调速功能。
在实际应用中，电机转矩与输出频率成正比例关系。
因此，调整输出
频率，可以根据负荷需求自动调整电机转矩，从而确保电机高效、稳
定的工作。
总之，变频器是一种能够在交流电路中实现可调频、可调电压的电子设备，其工作原理主要是通过控制开关管工作状态和输出频率，实现电动机转速控制的。
随着工业自动化和环保节能理念的普及，变频器已经广泛应用于各个领域，并不断地进行技术创新和升级，为电机控制带来更高的效率和更广阔的发展前景。
变频器转矩控制模式实例讲解
变频器转矩控制模式实例讲解概述在工业生产过程中，变频器是一种常见的电力传动设备，可以对电动机的转速和转矩进行调节。
转矩控制是变频器的一种重要工作模式，它可以实现对电动机输出转矩的精确控制。
本文将以实例的方式，讲解变频器转矩控制模式的应用。
转矩控制模式的基本原理变频器转矩控制模式的基本原理是通过改变电动机的供电频率和电压，来控制电动机的输出转矩。
具体来说，变频器通过调整电压和电流的相位和幅值，来实现对电动机磁场的控制，从而控制电动机的输出转矩。
变频器转矩控制模式的分类根据应用场景和要求的不同，变频器转矩控制模式可以分为两种基本类型：矢量控制和直接转矩控制。
矢量控制矢量控制又称为矢量变频控制，它通过测量和处理电动机的电流、转速和位置等信号，来实现对电动机输出转矩的精确控制。
矢量控制具有良好的动态响应性能和高精度控制能力，在精密加工和自动化生产中得到广泛应用。
直接转矩控制直接转矩控制又称为直接转矩变频控制，它通过测量和处理电动机的电流和转速等信号，直接控制电动机的输出转矩，而无需传统的速度闭环反馈控制。
直接转矩控制具有简化的控制结构和较好的静态和动态性能，适用于一些对转矩响应速度要求较高的场合。
变频器转矩控制模式的应用实例为了更好地理解和应用变频器转矩控制模式，下面将介绍一个关于驱动负载启动的应用实例。
实例描述假设有一个带有惯性负载的电机系统，需要在启动过程中控制输出转矩，以保证电机和负载的安全运行。
我们将使用变频器转矩控制模式来实现这一目标。
实例步骤1.设置变频器的控制参数，包括起始频率、起始电压、加速时间和预设转矩等。
2.使用变频器的转矩控制功能，通过改变电动机的供电频率和电压，逐渐增加输出转矩。
3.监测电动机的转速和电流等参数，根据实际运行情况进行调整和优化。
4.当负载启动成功后，逐渐降低输出转矩，使电机在额定运行状态下稳定运行。
实例效果使用变频器转矩控制模式后，可以实现对驱动负载的精确控制。
在启动过程中，可以避免电机和负载的过载和过流现象，提高设备的安全性和稳定性。
变频器和电机如何选择
变频器和电机如何选择1.1恒转矩负载负载转矩tl与转速n无关，任何转速下tl总保持恒定或基本恒定。
例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。
变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。
如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。
1.2恒功率负载机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。
负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。
当速度很低时，受机械强度的限制，tl不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。
负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。
电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。
如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。
1.3风机、泵类负载在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。
随着转速的减小，转矩按转速的2次方减小。
这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。
当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。
由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。
用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。
在选择变频器时因注意以下几点注意事项：选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。
另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。
因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％而温升会增加20％左右。
变频器中的频率、电压、转速、电流、功率,转矩的关系
变频器中的频率、电压、转速、电流、功率,转矩的关系异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。
因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。
这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。
V与f的比例关系是考虑了电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，可以用开关或标度盘进行选择。
频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。
因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。
可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。
一、引言随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。
由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，因此，变频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。
变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基准频率=压频比。
基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。
对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V，基准频率50Hz），即满足使用要求。
但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数。
由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这两个参数作详细介绍，因此正确的设定该参数对于不少使用者来说，并非很容易的事。
关于电机工频和变频运行的比较
关于电机工频和变频运行的比较
说明：本文采用两组数据说明，50HZ变频器和接触器耗电几乎一样，降频40HZ是工频功率一半，从而降低20%的电量。
一、变频器降频运行省电理论
由于采用V/F运行模式，减小频率，相应功率减小。
理论上40hz明显是工频50hz的80%。
节省20%的电。
电机功率：P=1.732×U×I×cosφ
电机转矩：T=9549×P/n ；
电机转速：n=60f/p，p为电机极对数
电机转矩在50Hz以下时，是与频率成正比变化的；
当频率f达到50Hz时，电机达到最大输出功率，即额定功率；
如果频率f在50Hz以后再继续增加，则输出转矩与频率成反比变化，因为它的输出功率就是那么大了，你还要继续增加频率f，那么套入上面的计算式分析，转矩则明显会减小。
表1和表2是变频器显示
表2
二、测量值与显示值比较验证
一、1与3比较，50HZ运行，变频器与接触器工频耗电基本一样。
二、2与3比较，变频器40HZ是50HZ的80%。
省20%的电量。
三、4与5比较，变频器输入输出符合能量守恒定律。
四、变频器输出不是标准的正弦波，所以钳形表测变频器输出端电流不作参考值。
五、功率的计算，不能简单认为变频器50hz输入电流1.4A，接触器2A，就认为（2-1.4）/2=30%,省30%电。
这只是基于视在功率基础算的，变频器本身也有损耗，应该按有功功率算。
这样1和3的数据说明变频器工频运行并不省电，还有损耗。
变频器和电机匹配方法
变频器和电机匹配方法变频器的正确选择对于控制系统的正常运行是非常关键的。
选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性。
人们在实践中常将生产机械分为三种类型:恒转矩负载、恒功率负载和风机、水泵负载。
1.1 恒转矩负载负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。
例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。
变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。
如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。
1.2 恒功率负载机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。
负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。
当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。
负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。
电动机在恒磁通调速时，最大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。
如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。
1.3 风机、泵类负载在各种风机、水泵、油泵中，随叶轮的转动，空气或液体在一定的速度范围内所产生的阻力大致与速度n的2次方成正比。
随着转速的减小，转矩按转速的2次方减小。
这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。
当所需风量、流量减小时，利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。
由于高速时所需功率随转速增长过快，与速度的三次方成正比，所以通常不应使风机、泵类负载超工频运行。
用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。
在选择变频器时因注意以下几点注意事项：选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。
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电机转矩与变频器的关系
电机转矩与变频器的关系
1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
（1）: r/min
电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.
例如：2极电机 50Hz 3000 [r/min]
4极电机 50Hz 1500 [r/min]
电机的旋转速度同频率成比例
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。
感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。
由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。
由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p
n: 同步速度
f: 电源频率
p: 电机极对数
改变频率和电压是最优的电机控制方法
如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。
因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。
输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。
2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？
（1）: 工频电源
由电网提供的动力电源（商用电源）
（2）: 起动电流
当电机开始运转时，变频器的输出电流
变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。
电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。
工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。
而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。
通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。
通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。
3. 当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低
通常的电机是按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. (T=Te, P<=Pe)
变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。
当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。
举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。
因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)
4. 变频器50Hz以上的应用情况
对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的.
如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在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. 所以我们称之为恒功率调速.
转矩情况：因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小.
电机的定子电压 U = E + I*R (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 = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小
对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.
同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)
结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小.
5. 其他和输出转矩有关的因素
发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。
载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。
但元器件的发热会减小。
环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值.
海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了.
6. 矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？
（1）: 转矩提升
此功能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，从而改善电机的输出转矩。
（2）改善电机低速输出转矩不足的技术
使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。
对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。
为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。
变频器的这个功能叫做"转矩提升"（*1）。
转矩提升功能是提高变频器的输出电压。
然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的
提高。
因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。
"矢量控制"把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。
"矢量控制"可以通过对电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，允许电机产出大的转矩。
此功能对改善电机低速时温升也有效。