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(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(lán)海華騰,、臺達(dá)、宇恒電氣,阿爾法,?！?　　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)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(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(yùn)轉(zhuǎn)時，電機(jī)的起動電流,、起動轉(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,。可以采用各種方法實(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,。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,，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(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(dá)到50%~100%,。 　　18,、請說明變頻器的保護(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,。 　?。?） 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,，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)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(jī)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(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： 　?。?）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）,。 　?。?）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）。 　?。?）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(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,、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,、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,。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,、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)，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(jìn)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(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(jī),，電機(jī)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(yùn)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(jìn)行定期的維護(hù)，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(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，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)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(shí)際裝置所需要的散熱 　?。?）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(yùn)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(yùn)行,，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(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） 　?。?） 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(rèn)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(jī)（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(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