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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

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