簡述西門子SIEMENS變頻器基礎(chǔ)原理知識
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西門子SIEMENS變頻器基礎(chǔ)原理知識
1,、什么是西門子SIEMENS變頻器,？
西門子SIEMENS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)對交流異步電機(jī)的軟起動,、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。國內(nèi)技術(shù)較的品牌有匯川,、正弦,、德瑞斯、英威騰,、歐瑞,、藍(lán)海華騰、欣靈,、紫日,、阿爾法、上海亞泰等,。
2,、PWM和PAM的不同點(diǎn)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)制方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation （脈沖幅值調(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,？
西門子SIEMENS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西門子SIEMENS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西門子SIEMENS變頻器,，其直流回路濾波是電感,。
4、為什么西門子SIEMENS變頻器的電壓與頻率成比例的改變,？
任何電動機(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,，電動機(jī)的磁路隨著運(yùn)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(jī)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西門子SIEMENS變頻器輸出電壓，使電動機(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)能型西門子SIEMENS變頻器,。
5,、電動機(jī)使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加,；對于西門子SIEMENS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,、采用西門子SIEMENS變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時，電機(jī)的起動電流,、起動轉(zhuǎn)矩怎樣,？
采用西門子SIEMENS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時，起動電流為額定電流6~7倍,，因此,，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用西門子SIEMENS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(qiáng)功能的西門子SIEMENS變頻器,，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上,，可以帶全負(fù)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(jī)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(jìn)行選擇,。
8,、按比例地改V和f時，電機(jī)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(bǔ)償稱增強(qiáng)起動,?？梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn)，有自動進(jìn)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(jī)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(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題,。西門子SIEMENS變頻器實(shí)際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機(jī)種為0.5~3Hz,。,。
10、對于一般電機(jī)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(jī)與西門子SIEMENS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(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)”,。通用西門子SIEMENS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)于用一個虛擬的速度傳感器形成閉環(huán)控制,。
12、實(shí)際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦,？
開環(huán)時,，西門子SIEMENS變頻器即使輸出給定頻率，電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時,，電機(jī)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(fù)載變動也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場合,，可采用具有PG反饋功能的西門子SIEMENS變頻器（選用件）,。
13、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反饋功能的西門子SIEMENS變頻器，精度有提高,。但速度精度的值取決于PG本身的精度和西門子SIEMENS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,，西門子SIEMENS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，西門子SIEMENS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(jī)種，和加減速時間共同給定的機(jī)種,，這有什么意義,？
加減速可以分別給定的機(jī)種，對于短時間加速,、緩慢減速場合,，或者對于小型機(jī)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(jī)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(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)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(jī)再生出來的能量貯積在西門子SIEMENS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,，通用西門子SIEMENS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(dá)到50%~100%,。
18,、請說明西門子SIEMENS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)后自動地進(jìn)行修正動作，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，使電機(jī)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(hù)等。
19,、為什么用離合器連接負(fù)載時,，西門子SIEMENS變頻器的保護(hù)功能就動作？
用離合器連接負(fù)載時,，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)致西門子SIEMENS變頻器過電流跳閘,，不能運(yùn)轉(zhuǎn),。
20、在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動,，運(yùn)轉(zhuǎn)中西門子SIEMENS變頻器就停止,，這是為什么？
電機(jī)起動時將流過和容量相對應(yīng)的起動電流,，電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降,，電機(jī)容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的西門子SIEMENS變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,，因而有時保護(hù)功能（IPE）動作，造成停止運(yùn)轉(zhuǎn),。 21,、什么是變頻分辨率？有什么意義,？
對于數(shù)字控制的西門子SIEMENS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(jī)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(jī)1個級差為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,。
22、裝設(shè)西門子SIEMENS變頻器時安裝方向是否有限制。
西門子SIEMENS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。
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23,、不采用軟起動,，將電機(jī)直接投入到某固定頻率的西門子SIEMENS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），由于西門子SIEMENS變頻器切斷過電流,，電機(jī)不能起動,。
24、電機(jī)超過60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題,？
超過60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時應(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)速少許升高時也要注意）,。
（3）產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分加以考慮,。
（4）對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)時要與廠家仔細(xì)商討。
25,、西門子SIEMENS變頻器可以傳動齒輪電機(jī)嗎,？
根據(jù)減速機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等,。
26、西門子SIEMENS變頻器能用來驅(qū)動單相電機(jī)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(jī)，在工作點(diǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)方式的,，將誘發(fā)電容器爆炸。西門子SIEMENS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(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。
27,、西門子SIEMENS變頻器本身消耗的功率有多少,？
它與西門子SIEMENS變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài),、使用頻率等有關(guān),，但要回答很困難。不過在60Hz以下的西門子SIEMENS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）西門子SIEMENS變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進(jìn)去,，功率消耗將變大,，對于操作盤設(shè)計(jì)等必須注意。
28,、為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用,？
一般電機(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱,，必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,，或采用容量大的西門子SIEMENS變頻器與電機(jī)組合,，或采用電機(jī)。 29,、使用帶制動器的電機(jī)時應(yīng)注意什么,？
制動器勵磁回路電源應(yīng)取自西門子SIEMENS變頻器的輸入側(cè)。如果西門子SIEMENS變頻器正在輸出功率時制動器動作,，將造成過電流切斷,。所以要在西門子SIEMENS變頻器停止輸出后再使制動器動作。
30,、想用西門子SIEMENS變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī),，電機(jī)卻不動，請說明原因,。
西門子SIEMENS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西門子SIEMENS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(yùn)轉(zhuǎn),，至于改善功率因數(shù),，在西門子SIEMENS變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。
31,、西門子SIEMENS變頻器的壽命有多久,？
西門子SIEMENS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(jìn)行定期的維護(hù)，可望有10年以上的壽命,。
32,、西門子SIEMENS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(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)西門子SIEMENS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,，西門子SIEMENS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(jìn)行保護(hù)
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(dá)到產(chǎn)品額定容量的85%時為基準(zhǔn)來判斷壽命,。
34,、裝設(shè)西門子SIEMENS變頻器時安裝方向是否有限制。
應(yīng)基本收藏在盤內(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： （1）盤的設(shè)計(jì)要針對實(shí)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 （3）采用熱導(dǎo)管,。
35、西門子SIEMENS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)。
36,、西門子SIEMENS變頻器附件正弦濾波器有什么作用,？
正弦濾波器允許西門子SIEMENS變頻器使用較長的電機(jī)電纜運(yùn)行，也適用于在西門子SIEMENS變頻器與電機(jī)之間有中間變壓器的回路,。 37,、西門子SIEMENS變頻器的給定電位器的電阻值多大？
西門子SIEMENS變頻器的給定電位器的阻值一般為1KΩ至10KΩ,。
38,、為什么西門子SIEMENS變頻器不能用作變頻電源？
變頻電源的整個電路由交流一直流一交流一濾波等部分構(gòu)成,，因此它輸出的電壓和電流波形均為純正的正弦波,非常接近理想的交流供電電源,。可以輸出世界任何國家的電網(wǎng)電壓和頻率,。而西門子SIEMENS變頻器是由交流一直流一交流（調(diào)制波）等電路構(gòu)成的,西門子SIEMENS變頻器標(biāo)準(zhǔn)叫法應(yīng)為變頻調(diào)速器,。其輸出電壓的波形為脈沖方波,且諧波成分多,電壓和頻率同時按比例變化,不可分別調(diào)整,不符合交流電源的要求。原則上不能做供電電源的使用,一般僅用于三相異步電機(jī)的調(diào)速,。
39,、西門子SIEMENS變頻器有哪些干擾方式及一般如何處理？
A. 傳播方式：（1）輻射干擾 （2）傳導(dǎo)干擾
B. 抗干擾措施 ：對于通過輻射方式傳播的干擾信號,，主要通過布線以及對放射源和對被干擾的線路進(jìn)行屏蔽的方式來削弱,。對于通過線路傳播的干擾信號，主要通過在西門子SIEMENS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：（1）信號線與動力線要垂直交叉或分槽布線。（2）不要采用不同金屬的導(dǎo)線相互連接,。（3）屏蔽管（層）應(yīng)可靠接地,，并保證整個長度上連續(xù)可靠接地,。（4）信號電路中要使用雙絞線屏蔽電纜,。（5）屏蔽層接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離西門子SIEMENS變頻器，并與西門子SIEMENS變頻器接地點(diǎn)分開,。（6）磁環(huán)可以在西門子SIEMENS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,。繞線時需注意,，盡量將磁環(huán)靠近西門子SIEMENS變頻器,。（7）一般對被干擾設(shè)備儀器，均可采取屏蔽及其它抗干擾措施,。
40,、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運(yùn)轉(zhuǎn),，西門子SIEMENS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(yùn)行,，西門子SIEMENS變頻器和電機(jī)的功率都要按照比例增加為80HZ/50HZ,即提高60%容量,。
維護(hù)和檢查時的注意事項(xiàng)有：
（1） 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,。
（2） 維修,、檢查和部件更換必須由勝任人員進(jìn)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(hù)的工具）
（3） 不要擅自改裝頻頻器,，否則易引起觸電和損壞產(chǎn)品,。
（4） 西門子SIEMENS變頻器維修之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤,，將380V電源接入220V級西門子SIEMENS變頻器之中會出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容,、壓敏電阻、模塊等）,。
西門子SIEMENS變頻器主要由半導(dǎo)體元件構(gòu)成,，因此，必須進(jìn)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障。
檢查項(xiàng)目：
（1） 日常檢查：檢查西門子SIEMENS變頻器是否按要求工作,。用電壓表在西門子SIEMENS變頻器工作時,，檢查其輸入和輸出電壓。
（2） 定期檢查：檢查所有只能當(dāng)西門子SIEMENS變頻器停機(jī)時才能檢查的地方,。
（3） 部件更換：部件的壽命很大程度上與安裝條件有關(guān),。
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