變頻器基礎原理知識

1.變頻器基礎

*1: vvvf 改變電壓、改變頻率（variable voltage and variable frequency）的縮寫。

*2: cvcf 恆電壓、恆頻率（constant voltage and constant frequency）的縮寫。

各國使用的交流供電電源，無論是用於家庭還是用於工廠，其電壓和頻率均200v/60hz（50hz）或100v/60hz（50hz），等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作「變頻器」。為了產生可變的電壓和頻率，該裝置首先要把電源的交流電變換為直流電（dc）。

把直流電（dc）變換為交流電（ac）的裝置，其科學術語為「inverter」(逆變器)。由於變頻器裝置中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫「inverter」，故該產品本身就被命名為「inverter」，即：變頻器，變頻器也可用於家電產品。

使用變頻器的家電產品中不僅有電機（例如空調等），還有螢光燈等產品。用於電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用於螢光燈的變頻器主要用於調節電源供電的頻率。

汽車上使用的由電池（直流電）產生交流電的裝置也以「inverter」的名稱進行**。變頻器的工作原理被廣泛應用於各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用於抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。

2. 電機的旋轉速度為什麼能夠自由地改變？

*1: r/min電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數，也可表示為rpm.

例如：4極電機 60hz 1,800 [r/min]，4極電機 50hz 1,500 [r/min]，電機的旋轉速度同頻率成比例。本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業領域所使用的大部分電機均為此型別電機。

感應式交流電機（以後簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決於電機的極數和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由於該極數值不是乙個連續的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以不適和改變該值來調整電機的速度。

另外，頻率是電機供電電源的電訊號，所以該值能夠在電機的外面調節後再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速裝置的優選裝置。n = 60f/p，n:

同步速度，f: 電源頻率，p: 電機極數，改變頻率和電壓是最優的電機控制方法。

如果僅改變頻率，電機將被燒壞。特別是當頻率降低時，該問題就非常突出。為了防止電機燒毀事故的發生，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：

為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60hz改變到30hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200v改變到約100v。例如：為了使電機的旋轉速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60hz改變到30hz，這時變頻器的輸出電壓就必須從200v改變到約100v。

如果要正確的使用變頻器, 必須認真地考慮散熱的問題。變頻器的故障率隨溫度公升高而成指數的上公升。使用壽命隨溫度公升高而成指數的下降。

環境溫度公升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們要重視散熱問題啊！在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發熱所產生的影響。

通常，變頻器安裝在控制櫃中。我們要了解一台變頻器的發熱量大概是多少. 可以用以下公式估算:

發熱量的近似值＝變頻器容量（kw）＆#215;55 [w]在這裡, 如果變頻器容量是以恆轉矩負載為準的(過流能力150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 並且也在櫃子裡面, 這時發熱量會更大一些。電抗器安裝在變頻器側面或測上方比較好。這時可以用估算:

變頻器容量（kw）＆#215;60 [w]因為各變頻器廠家的硬體都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產品. 注意：如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大，因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝在櫃子上面或旁邊等。

那麼, 怎樣採能降低控制櫃內的發熱量呢? 當變頻器安裝在控制機櫃中時，要考慮變頻器發熱值的問題。根據機櫃內產生熱量值的增加，要適當地增加機櫃的尺寸。

因此，要使控制機櫃的尺寸盡量減小，就必須要使機櫃中產生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機櫃的外面，將會使變頻器有70％的發熱量釋放到控制機櫃的外面。由於大容量變頻器有很大的發熱量，所以對大容量變頻器更加有效。

還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的!

關於冷卻風扇一般功率稍微大一點的變頻器，都帶有冷卻風扇。同時，也建議在控制櫃上出風口安裝冷卻風扇。進風口要加濾網以防止灰塵進入控制櫃。

注意控制櫃和變頻器上的風扇都是要的，不能誰替代誰。