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電動(dòng)機(jī)用變頻器小知識(shí)

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-06-26 09:00:00【

  變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流、過壓、過載保護(hù)等功能。
 

電動(dòng)機(jī)用變頻器


  1、為什么變頻器的電壓與頻率成比例的改變?

  任何電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是電流和磁通相互作用的結(jié)果,電流是不允許超過額定值的,否則將引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。因此,如果磁通減小,電磁轉(zhuǎn)矩也必減小,導(dǎo)致帶載能力降低。

  由公式E=4.44×K×f×N×Φ可以看出,在變頻調(diào)速時(shí),電動(dòng)機(jī)的磁路隨著運(yùn)行頻率f是在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化,它極容易使電動(dòng)機(jī)的磁路嚴(yán)重飽和,導(dǎo)致勵(lì)磁電流的波形嚴(yán)重畸變,產(chǎn)生峰值很高的尖峰電流。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓,使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。

  2、電動(dòng)機(jī)使用工頻電源驅(qū)動(dòng)時(shí),電壓下降則電流增加;對(duì)于變頻器驅(qū)動(dòng),如果頻率下降時(shí)電壓也下降,那么電流是否增加?

  頻率下降(低速)時(shí),如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。

  3、采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣?

  采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流為額定電流6~7倍,因此,將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長)。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩。

  4、V/f模式是什么意思?

  頻率下降時(shí)電壓V也成比例下降。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機(jī)特性而預(yù)先決定的。

  5、按比例地改V和f時(shí),電機(jī)的轉(zhuǎn)矩如何變化?

  頻率下降時(shí)完全成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此,在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動(dòng)。

  6、在說明書上寫著變速范圍5~50Hz,即1:10,那么在5Hz以下就沒有輸出功率嗎?

  在5Hz以下仍可輸出功率,但根據(jù)電機(jī)溫升和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小等條件,最低使用頻率取5Hz左右,此時(shí)電動(dòng)機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會(huì)引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題。

  7、對(duì)于一般電機(jī)的組合是在50Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定,是否可以?

  通常情況下時(shí)不可以的。在50Hz以上電壓不變,大體為恒功率特性。

  8、所謂開環(huán)是什么意思?

  給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器(PG),將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的,稱為“閉環(huán)”,不用PG運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式,也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋.無速度傳感器閉環(huán)控制方式是根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型根據(jù)磁通推算電機(jī)的實(shí)際速度,相當(dāng)于用一個(gè)虛擬的速度傳感器形成閉環(huán)控制。

  9、實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)于給定速度有偏差時(shí)如何辦?

  開環(huán)時(shí),變頻器即使輸出給定頻率,電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí),電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%~5%)變動(dòng)。對(duì)于要求調(diào)速精度比較高,即使負(fù)載變動(dòng)也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合,可采用具有PG反饋功能的變頻器。

  10、如果用帶有PG的電機(jī),進(jìn)行反饋后速度精度能提高嗎?

  具有PG反饋功能的變頻器,精度有提高。但速度精度的值取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。

  11、失速防止功能是什么意思?

  如果給定的加速時(shí)間過短,變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過過電流而跳閘,運(yùn)轉(zhuǎn)停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過大時(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。

  12、什么是再生制動(dòng)?

  電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率,則電動(dòng)機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行,作為制動(dòng)器而工作,這就叫作再生(電氣)制動(dòng)。

  13、是否能得到更大的制動(dòng)力?

  從電機(jī)再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中,由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系,通用變頻器的再生制動(dòng)力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動(dòng)單元,可以達(dá)到50%~100%。

  14、請(qǐng)說明變頻器的保護(hù)功能?

  保護(hù)功能可分為以下兩類:

  (1)檢知異常狀態(tài)后自動(dòng)地進(jìn)行修正動(dòng)作,如過電流失速防止,再生過電壓失速防止。

  (2)檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號(hào),使電機(jī)自動(dòng)停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過熱和瞬時(shí)停電保護(hù)等。

  15、為什么用離合器連接負(fù)載時(shí),變頻器的保護(hù)功能就動(dòng)作?

  用離合器連接負(fù)載時(shí),在連接的瞬間,電機(jī)從空載狀態(tài)向轉(zhuǎn)差率大的區(qū)域急劇變化,流過的大電流導(dǎo)致變頻器過電流跳閘,不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

  16、在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止,這是為什么?

  電機(jī)起動(dòng)時(shí)將流過和容量相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流,電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降,電機(jī)容量大時(shí)此壓降影響也大,連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時(shí)保護(hù)功能(IPE)動(dòng)作,造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

  17、什么是變頻分辨率?有什么意義?

  對(duì)于數(shù)字控制的變頻器,即使頻率指令為模擬信號(hào),輸出頻率也是有級(jí)給定。這個(gè)級(jí)差的最小單位就稱為變頻分辨率。變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如,分辨率為0.5Hz,那么23Hz的上面可變?yōu)?3.5、24.0Hz,因此電機(jī)的動(dòng)作也是有級(jí)的跟隨。這樣對(duì)于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下,如果分辨率為0.015Hz左右,對(duì)于4級(jí)電機(jī)1個(gè)級(jí)差為1r/min以下,也可充分適應(yīng)。另外,有的機(jī)種給定分辨率與輸出分辨率不相同。

  18、裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。

  變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的,上下的關(guān)系對(duì)通風(fēng)也是重要的,因此,對(duì)于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位,盡可能垂直安裝。

  19、不采用軟起動(dòng),將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以?

  在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過大的起動(dòng)電流(6~7倍額定電流),由于變頻器切斷過電流,電機(jī)不能起動(dòng)。

  20、電機(jī)超過50Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng):

  (1)機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能(機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等)。

  (2)電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍,其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作(風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意)。

  (3)產(chǎn)生軸承的壽命問題,要充分加以考慮。

  (4)對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī),在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。

  21、變頻器本身消耗的功率有多少?

  它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)。60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據(jù)此可推算損耗,但內(nèi)藏再生制動(dòng)式(FR-K)變頻器,如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去,功率消耗將變大。

  22、使用帶制動(dòng)器的電機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么?

  制動(dòng)器勵(lì)磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作,將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動(dòng)器動(dòng)作。

  23、想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī),電機(jī)卻不動(dòng),請(qǐng)說明原因。

  變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動(dòng),作為對(duì)策,請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn)。

  24、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇,風(fēng)的方向如何?風(fēng)扇若是壞了會(huì)怎樣?

  對(duì)于小容量也有無冷卻風(fēng)扇的機(jī)種。有風(fēng)扇的機(jī)種,風(fēng)的方向是從下向上,所以裝設(shè)變頻器的地方,上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機(jī)械器材。還有,變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故障時(shí),由電扇停止檢測(cè)或冷卻風(fēng)扇上的過熱檢測(cè)進(jìn)行保護(hù)

  25、變頻器直流電抗器的作用是什么?

  減小輸入電流的高次諧波干擾,提高輸入電源的功率因數(shù)。

  26、變頻器附件正弦濾波器有什么作用?

  正弦濾波器允許變頻器使用較長的電機(jī)電纜運(yùn)行,也適用于在變頻器與電機(jī)之間有中間變壓器的回路。

  27、變頻器的給定電位器的電阻值多大?

  變頻器的給定電位器的阻值一般為1KΩ至10KΩ。

  28、變頻器有哪些干擾方式及一般如何處理?

  (1)輻射干擾;

  (2)傳導(dǎo)干擾

  (3)抗干擾措施:對(duì)于通過輻射方式傳播的干擾信號(hào),主要通過布線以及對(duì)放射源和對(duì)被干擾的線路進(jìn)行屏蔽的方式來削弱。對(duì)于通過線路傳播的干擾信號(hào),主要通過在變頻器輸入輸出側(cè)加裝濾波器,電抗器或磁環(huán)等方式來處理。

  具體方法及注意事項(xiàng)如下:

  a)信號(hào)線與動(dòng)力線要垂直交叉或分槽布線。

  b)不要采用不同金屬的導(dǎo)線相互連接。

  c)屏蔽管(層)應(yīng)可靠接地,并保證整個(gè)長度上連續(xù)可靠接地。

  d)信號(hào)電路中要使用雙絞線屏蔽電纜。

  e)屏蔽層接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離變頻器,并與變頻器接地點(diǎn)分開。

  f)磁環(huán)可以在變頻器輸入電源線和輸出線上使用,具體方法為:輸入線一起朝同一方向繞4圈,而輸出線朝同一方向繞3圈即可。繞線時(shí)需注意,盡量將磁環(huán)靠近變頻器。

  g)一般對(duì)被干擾設(shè)備儀器,均可采取屏蔽及其它抗干擾措施。

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