4 机械特性要领先
长期以来，直流电动机调速系统的机械特性一直是人们公认的佼佼者。所以，三相交流异步电动机变频调速系统的机械特性能否和直流调速系统相媲美，便成为了变频调速系统能否复盖全调速领域的试金石。
4.1 电压顶替转矩小
(1) 满足ｕ/f＝const的机械特性
异步电动机在满足ku＝kf(u/f＝const)条件下的机械特性如图1-25所示。图中，曲线①是在额定频率下的自然机械特性，临界转矩为tkn，允许长时间运行的转矩即为额定转矩tmn;曲线②是频率较低时的机械特性，临界转矩为tkx，比额定频率时的临界转矩tkn小了一些，允许长时间运行的转矩称为有效转矩tmex，也小于额定转矩tmn。
图1-25 ku＝kf时的机械特性
可见，频率越低，电动机的有效转矩越小，带负载能力也越小。显然，这样的机械特性是难以和直流调速系统相比拟的。
(2) 低频时临界转矩减小的原因
从根本上说，这是用u1x/fx＝const近似地代替e1x/fx＝const的结果，如图1-26所示。
图1-26 低频时临界转矩减小的原因
图1-26(a)所示是在额定频率下运行时，反电动势en和外加电压un之间的关系。假设运行电流等于额定电流in，则定子绕组的阻抗压降为δun。
当频率下降为fx时，在ku＝kf的前提下，外加电压下降为ux。如果负载转矩未变，则定子电流仍为in，定子绕组的阻抗压降δux基本未变:
δux≈δun
显然，阻抗压降δux在外加电压ux中所占的比例增大了，而反电动势ex在外加电压ux中所占的比例则减小了。就是说，当ux/fx＝const时，比值ex/fx实际上是随fx的下降而减小的。从而，主磁通φ1也随之减小，如图1-26(b)所示。所以，电动机的临界转矩tkx和有效转矩tex也都随之减小。
4.2 对症下药补偿要点
(1) 转矩补偿的基本原理
为了使ex/fx＝const的条件得到满足，以维持磁通φ1基本不变，人们首先想到的办法便是:频率下降时，在ux/fx＝const的基础上增加δu，适当提高ux/fx的比值，以补偿阻抗压降δu在ux中所占比例增大的影响。这种方法称为转矩补偿或电压补偿，也叫转矩提升。因为是通过改变u/f比来实现的，故通常称为v/f控制法。
图1-27 转矩补偿的原理
如图1-27(a)所示，曲线①是ku＝kf时的u/f线，当频率为fx时，对应的电压为ux;曲线②是补偿后的u/f线。当频率为fx时，对应的电压增加为ux′＝ux＋δu，使ux′/fx＞un/fn。如补偿得恰到好处的话，则反电动势与频率之比与额定状态基本相同，如图1-27(b)所示，从而使磁通φx′大体上与额定磁通相等:
φx′≈φn
(2) 变频器的u/f线
由于不同负载在低频运行时，负载轴上的阻转矩也各不相同。与此对应的定子电流和阻抗压降也不一样，所需要的补偿量也就各异。为此，各种变频器都设置了可供用户选择的转矩提升功能(u/f线)。
各种变频器提供的u/f线类型很不相同，但归纳起来，大致有以下几种:
l直线型
图1-28 变频器的u/f线
所提供的u/f线都是直线，如图1-28(a)所示。有的变频器对所有的u/f线进行了编号，用户只需根据需要选择一个编号即可;也有的变频器则选择起始电压与额定电压之比的百分数(uc%)。
l折线型
由于在频率较高部分，实际上常不需要补偿。因此，用户可预置需要补偿的转折频率ft，同时预置一个起始电压即可，如图1-28(b)所示。
l任意折线型
用户可预置2～4个转折点，从而可使所需u/f线为任意折线型，如图1-28(c)所示。
l自动u/f线
各种变频器都设置了自动u/f功能，变频器可以根据定子电流的大小自动调整u/f比。这种方式对于一些在运行过程中阻转矩经常变动的负载来说，是较好的选择;但对于阻转矩比较稳定的负载来说，如选择自动u/f功能时，由于变频器处于不断的检测和调整状态，反显得不够稳定。
(3) v/f控制法的缺点
v/f控制法中，当转矩补偿线选定之后，电动机输入电压u1x的大小只和工作频率fx有关，而和负载轻重无关。
但许多负载在同一转速下，负载转矩是常常变动的。例如塑料挤出机在工作过程中，负载的阻转矩是随塑料的加料情况、熔融状态以及塑料本身的性能等而经常变动的。
用户在决定u/f线时，只能根据负载最重时的状况(i1＝i1n)进行选择。当负载较轻时，电压的补偿量将处于“过补偿”状态。这是因为:负载较轻时，电流i1下降，定子绕组的阻抗压降δu也减小。结果，比值e1x/fx将偏大，使磁路饱和。
上述分析表明，当变动负载采用v/f控制法时，电动机磁路的饱和程度将随着负载的变化而变化，这无疑是个瑕点，使它仍难以和直流电动机相媲美。
4.3 矢量控制特性
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