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變頻器基礎(chǔ)原理知識
閱讀：2035 發(fā)布時間：2012-6-20變頻器基礎(chǔ)原理知識
1,、什么是變頻器？ 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,，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動,、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度,、改變功率因數(shù),、過流/過壓/過載保護等功能。國內(nèi)技術(shù)較的品牌有微能,，日業(yè),、英威騰、久川,、正弦,、匯川、三 晶,、紫日電氣科技有限公司,、雷諾爾、歐瑞（原煙臺惠豐）,、藍海華騰,、臺達,、宇恒電氣,阿爾法?！? 2,、PWM和PAM的不同點是什么？ PWM是英文Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制）縮寫,，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation （脈沖幅度調(diào)制） 縮寫,，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式,。 3,、電壓型與電流型有什么不同？ 變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,，直流回路的濾波是電容,；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感,。 4,、為什么變頻器的電壓與頻率成比例的改變？ 任何電動機的電磁轉(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,，否則將引起電動機的發(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，電動機的磁路隨著運行頻率fX是在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化,，它極容易使電動機的磁路嚴(yán)重飽和,，導(dǎo)致勵磁電流的波形嚴(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，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,，使電動機的磁通保持一定,，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,、泵類節(jié)能型變頻器,。 5,、電動機使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加,；對于變頻器驅(qū)動,，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加,？ 頻率下降（低速）時,，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,。 6,、采用變頻器運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流,、起動轉(zhuǎn)矩怎樣,？ 采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,，起動電流被限制在150%額定電流以下（根據(jù)機種不同,，為125%~200%）。用工頻電源直接起動時,，起動電流為額定電流6~7倍,，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊,。采用變頻器傳動可以平滑地起動（起動時間變長）,。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩,；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器,，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負載起動,。 7,、V/f模式是什么意思？ 頻率下降時電壓V也成比例下降,，這個問題已在回答4說明,。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機特性而預(yù)先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性,，可以用開關(guān)或標(biāo)度盤進行選擇,。 8、按比例地改V和f時,，電機的轉(zhuǎn)矩如何變化,？ 頻率下降時*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,，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩,這種補償稱增強起動,?？梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn)，有自動進行的方法,、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法,。 9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz,，即10：1,，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？ 在6Hz以下仍可輸出功率,，但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件,，zui低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題,。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機種為0.5~3Hz。,。 10,、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以,？ 通常情況下時不可以的,。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性,，在 高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時,，必須注意電機與變頻器容量的選擇。 11,、所謂開環(huán)是什么意思,？ 給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的,，稱為“閉環(huán) ”,，不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式,，也有的機種利用選件可進行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)磁通推算電機的實際速度,，相當(dāng)于用一個虛擬的速度傳感器形成閉環(huán)控制。 12,、實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦,？ 開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率,，電機在帶負載運行時,，電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%~5%）變動,。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合,，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）,。 13、如果用帶有PG的電機,，進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,。 14、失速防止功能是什么意思,？ 如果給定的加速時間過短,，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘,，運轉(zhuǎn)停止,，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn),，就要檢出電流的大小進行頻率控制,。當(dāng)加速電流過大時適當(dāng)放慢加速速率。減速時也是如此,。兩者結(jié)合起來就是失速功能,。 15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種,，和加減速時間共同給定的機種,，這有什么意義？ 加減速可以分別給定的機種,，對于短時間加速,、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴(yán)格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的,，但對于風(fēng)機傳動等場合,，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定,。 16,、什么是再生制動？ 電動機在運轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率,，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行,，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。 17,、是否能得到更大的制動力,？ 從電機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力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%,。如采用選用件制動單元，可以達到50%~100%,。 18,、請說明變頻器的保護功能? 保護功能可分為以下兩類： （1） 檢知異常狀態(tài)后自動地進行修正動作,，如過電流失速防止,，再生過電壓失速防止。 ?。?） 檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號,，使電機自動停車。如過電流切斷,、再生過電壓切斷,、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過熱和瞬時停電保護等。 19,、為什么用離合器連接負載時,，變頻器的保護功能就動作？ 用離合器連接負載時,，在連接的瞬間,，電機從空載狀態(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,，不能運轉(zhuǎn)。 20,、在同一工廠內(nèi)大型電機一起動,，運轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么,？ 電機起動時將流過和容量相對應(yīng)的起動電流,，電機定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大,，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉(zhuǎn),。 21,、什么是變頻分辨率？有什么意義？ 對于數(shù)字控制的變頻器,，即使頻率指令為模擬信號,，輸出頻率也是有級給定。這個級差的zui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,、24.0 Hz,，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(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，對于4級電機1個級差為1r/min 以下,，也可充分適應(yīng),。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同,。 22,、裝設(shè)變頻器時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)系對通風(fēng)也是重要的,，因此，對于單元型在盤內(nèi),、掛在墻上的都取縱向位,，盡可能垂直安裝。 23,、不采用軟起動,，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？ 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的條件相近,。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由于變頻器切斷過電流,，電機不能起動,。 24、電機超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題,？ 超過60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意以下事項： ?。?）機械和裝置在該速下運轉(zhuǎn)要充分可能（機械強度、噪聲,、振動等）,。 ?。?）電機進入恒功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作（風(fēng)機,、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,，所以轉(zhuǎn)速少許升高時也要注意）。 ?。?）產(chǎn)生軸承的壽命問題,，要充分加以考慮。 ?。?）對于中容量以上的電機特別是2極電機,，在60Hz以上運轉(zhuǎn)時要與廠家仔細商討。 25,、變頻器可以傳動齒輪電機嗎,？ 根據(jù)減速機的結(jié)構(gòu)和潤滑方式不同，需要注意若干問題,。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通?？煽紤]70~80Hz為zui大極限，采用油潤滑時,，在低速下連續(xù)運轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等,。 26、變頻器能用來驅(qū)動單相電機嗎,？可以使用單相電源嗎,？ 基本上不能用。對于調(diào)速器開關(guān)起動式的單相電機,，在工作點以下的調(diào)速范圍時將燒毀輔助繞組,；對于電容起動或電容運轉(zhuǎn)方式的，將誘發(fā)電容器爆炸,。變頻器的電源通常為3相,，但對于小容量的，也有用單相電源運轉(zhuǎn)的機種,。 27,、變頻器本身消耗的功率有多少,？ 它與變頻器的機種,、運行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān),，但要回答很困難,。不過在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)藏再生制動式（FR-K）變頻器,，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設(shè)計等必須注意,。 28,、為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運轉(zhuǎn)使用？ 一般電機利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進行冷卻,，若速度降低則冷卻效果下降,，因而不能承受與高速運轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負載轉(zhuǎn)矩,，或采用容量大的變頻器與電機組合,，或采用電機。 29,、使用帶制動器的電機時應(yīng)注意什么,？ 制動器勵磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作,，將造成過電流切斷,。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。 30,、想用變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機,，電機卻不動，請說明原因,。 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，作為對策,，請將電容器拆除后運轉(zhuǎn),，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的,。 31,、變頻器的壽命有多久？ 變頻器雖為靜止裝置,，但也有像濾波電容器,、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護,，可望有10年以上的壽命,。 32、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇,，風(fēng)的方向如何,？風(fēng)扇若是壞了會怎樣？ 對于小容量也有無冷卻風(fēng)扇的機種,。有風(fēng)扇的機種,，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，由電扇停止檢測或冷卻風(fēng)扇上的過熱檢測進行保護 33,、濾波電容器為消耗品,，那么怎樣判斷它的壽命？ 作為濾波電容器使用的電容器,，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少,，定期地測量靜電容量，以達到產(chǎn)品額定容量的85%時為基準(zhǔn)來判斷壽命,。 34,、裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。 應(yīng)基本藏在盤內(nèi),，問題是采用全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大,，占用空間大，成本比較高,。其措施有： ?。?）盤的設(shè)計要針對實際裝置所需要的散熱 （2）利用鋁散熱片,、翼片冷卻劑等增加冷卻面積 ?。?）采用熱導(dǎo)管。 此外,，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式,。 35、想提高原有輸送帶的速度,，以80Hz運轉(zhuǎn),，變頻器的容量該怎樣選擇？ 輸送帶消耗的功率與轉(zhuǎn)速成正比,，因此若想以80HZ運行,，變頻器和電機的功率都要按照比例增加為80HZ/50HZ,即提高60%容量。 維護和檢查時的注意事項有： ?。?） 在關(guān)掉輸入電源后,，至少等5分鐘才可以開始檢查（還要正式充電發(fā)光二極管已經(jīng)熄滅）否則會引起觸電,。 ?。?） 維修,、檢查和部件更換必須由勝任人員進行。（開始工作前,，取下所有金屬物品（手表,、手鐲等），使用帶絕緣保護的工具） ?。?） 不要擅自改裝頻頻器,，否則易引起觸電和損壞產(chǎn)品。 ?。?） 變頻器維修之前,，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(xiàn)炸機（炸電容,、壓敏電阻,、模塊等）。 變頻器主要由半導(dǎo)體元件構(gòu)成,，因此,，必須進行日常的檢查，防止不利的工作環(huán)境,，如溫度,、濕度、粉塵和振動的影響,，并防止因部件使用壽命所引起的其它故