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变频器知识
作者:华盛安达河北电气设备 发表时间: 浏览人气:11


       

变频器工作原理



逆变器主要由整流(交流到直流),滤波,再整流(直流到交流),制动单元,驱动单元,检测单元,微处理单元等组成。



1。 为什么电动机的速度可以自由变化?



         * 1:转速 


         电动机速度单位:每分钟转数,也可以表示为rpm。 


         例如:2极电机 50Hz 3000 [r/min] 


         4极电机 50Hz 1500 [r/min] 


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       结论:电动机的速度与频率成正比



     本文中提到的电动机是感应交流电动机,并且行业中使用的大多数电动机都是这种类型的。感应交流电动机(以下称为电动机)的转速大致由电动机的极数和频率决定。电机极数由电机的工作原理决定。由于磁极值不是连续值(例如,为2的倍数,例如,磁极数为2、4、6),因此通常不舒服,并且可以通过更改该值来调整电动机速度。



         另外,可以在电动机外部调节频率,然后将其提供给电动机,从而可以自由地控制电动机的速度。 


         因此,用于控制频率的变频器是首选的设备,作为电动机速度控制设备。 


         n = 60f / p 


         n:同步速度 


         f:工频 


         p:电机极对 


     


      结论:更改频率和电压是最佳的电动机控制方法



     如果仅更改频率而不更改电压,则降低频率时,电动机将不会出现过电压(过励磁),这可能会导致电动机烧毁。因此,变频器在改变频率时必须同时改变电压。当输出频率高于额定频率时,电压不能继续增加,最高只能等于电动机的额定电压。



     例如:为了使电动机速度减半,请将变频器的输出频率从50Hz更改为25Hz,然后将变频器的输出电压从400V更改为约200V 


     


2。 当电动机的速度(频率)变化时,其输出转矩是多少?



         * 1:工频电源 


         电网提供的电力(商业电力) 


         * 2:起动电流 


         电动机开始运转时,变频器的输出电流 


         驱动变频器时的启动转矩和最大转矩应小于由工频电源直接驱动的转矩 


         当电动机由工业频率电源供电时,启动和加速的影响更大,而当变频器使用电源供电时,这些影响则较弱。工频直接启动会产生很大的启动电流。使用逆变器时,逆变器的输出电压和频率将逐渐加到电动机上,因此电动机的启动电流和冲击很小。 


         通常,电动机产生的转矩随着频率的降低(速度降低)而降低。减少的实际数据将在某些逆变器手册中进行说明。 


         通过使用由磁通矢量控制的逆变器,可以在低速下减小电动机的转矩,并且即使在低速区域也可以输出足够的转矩。



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3。 当变频器调整到大于50Hz的频率时,电机的输出转矩将减小



         普通电动机是根据50Hz电压设计和制造的,在此电压范围内也给出了额定转矩。因此,将低于额定频率的速度调整称为恒转矩速度调整。 (T = Te P = Pe) 


         当逆变器的输出频率大于50 Hz时,电动机产生的转矩应以与频率成反比的线性关系减小。 


         当电动机以大于50 Hz的频率运行时,必须考虑电动机负载的大小,以防止电动机输出扭矩不足。 


         例如,电动机以100 Hz产生的转矩减小到大约50 Hz产生的转矩的1/2。 


         因此,将高于额定频率的速度调整称为恒定功率速度调整。 (P = Ue * Ie) 


     


4。 50Hz以上变频器的应用



     众所周知,对于特定的电动机,其额定电压和额定电流是不变的。 


     例如,逆变器和电动机的额定值为:15kW / 380V / 30A电动机可以在50Hz以上的频率下工作。 


     速度为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A。 此时,如果输出频率增加到60Hz,则逆变器的最大输出电压和电流只能为380V / 30A。 显然,输出功率不变。 因此,我们称其为恒定功率速度调节。



         此时的扭矩呢? 


         因为P = wT(w:角速度T:扭矩)。 由于P不变化而w增加,因此扭矩相应减小。     


         我们也可以从另一个角度来看它: 


         电机的定子电压U = E I * R(I是电流R是电子电阻E是感应电势) 


         可以看出,当UI不变时,E也不变。 


         并且E = k * f * X(k:常数f:频率X:磁通量),因此当f为50--60 Hz时,X将相应减小 


    因此,对于电动机T = K * I * X(K:常数I:电流X:磁通量),转矩T随着磁通量X的减小而减小。 

        


       


         同时,当U / f = E / f恒定时,磁通量(X)恒定,这是因为当I * R小于50Hz时,I * R非常小。 转矩T与电流成正比。 这就是为什么逆变器的过电流能力通常用来描述其过载(转矩)能力的原因。 也称为恒转矩调速(额定电流不变,最大转矩不变) 


         结论:当变频器的输出频率从50Hz以上增加时,电动机的输出转矩将减小。



5, 与输出扭矩有关的其他因素



     发热和散热能力决定了逆变器的输出电流容量,这会影响逆变器的输出扭矩容量。 


     载波频率:通用变频器标记的额定电流是可以确保在最高载波频率和最高环境温度下连续输出的值。 降低载波频率电动机电流不会受到影响。但是,它将减少组件的发热。 


     环境温度:当检测到周围温度较低时,逆变器保护电流值似乎不会增加。 


     高度:增加高度会影响散热和绝缘性能。通常少于1000m可以忽略。 每超过1000米,减少5%就足够了。 


     


6。 矢量控制如何改善电动机的输出转矩能力?



         * 1:扭矩提升 


         此功能可以增加逆变器的输出电压(主要在低频时),以补偿由定子电阻上的电压降引起的输出转矩损失,从而增加电动机的输出转矩。    





         $低速时电机输出转矩不足的改进技术 


         使用“矢量控制”,低速时的电动机输出转矩,例如(无速度传感器)1Hz(对于四极电动机,其速度约为30r / min)可以达到50Hz的电动机输出转矩(最大)额定额定值150%) 


         对于常规的V / F控制,电动机的电压降随着电动机的速度降低而相对增加,这导致电动机的励磁不足和旋转力不足。为了弥补这一不足,逆变器需要增加电压以补偿由于电动机速度降低而引起的电压降。逆变器的功能称为“转矩提升”(* 1)。 


         转矩提升功能是为了增加逆变器的输出电压。但是,即使增加许多输出电压,也无法根据电流增加电动机转矩。 因为电动机电流包含电动机产生的转矩分量和其他分量(例如励磁分量)。 


         “矢量控制”分配电动机的电流值,以确定电动机电流分量和其他产生转矩的电流分量(例如励磁分量)的值。 


         通过响应电机端的电压降,可以优化和补偿“矢量控制”,以便电机可以产生更大的转矩而不会增加电流。此功能对于改善低速时电机的温升也有效。



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1。 什么是变频器?



变频器是一种电能控制设备,它利用功率半导体器件的开关效应将商用频率电源转换为另一个频率。



2。 PWM和PAM有什么区别?



PWM是英文脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)的缩写。 它根据某些规则更改脉冲序列的脉冲宽度,以调整输出和波形。 


    PAM是英语中的脉冲幅度调制的缩写。 这是一种调制方法,可以根据特定规则更改脉冲序列的脉冲幅度,以调整输出值和波形。



3。 电压类型和电流类型有什么区别?



逆变器的主电路可以大致分为两类:电压类型是将电压源的DC转换为AC的逆变器,DC环路的滤波器是电容器。 电流类型是将电流源的DC转换为AC的逆变器,而DC环路滤波器是电感器。



4。 为什么逆变器的电压与电流成比例变化?



异步电动机的转矩是由电动机的磁通量和转子中流动的电流之间的相互作用产生的。 在额定频率下,如果电压恒定并且仅降低频率,则磁通量太大并且磁路饱和。电机将被烧毁。因此,应按比例改变频率和电压,即在改变频率的同时控制逆变器的输出电压,以使电动机的磁通量保持恒定,并产生弱而强的磁现象。 可以避免饱和。该控制方法主要用于风扇和泵的节能变频器中。



5, 当电动机由工频电源驱动时,电压下降时电流增加。 对于变频器,如果频率降低时电压降低,电流会增加吗?



当频率降低(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但是在一定转矩的条件下电流几乎不变。



6。 使用变频器运行时,电动机的起动电流和起动转矩是多少?



变频器用于运行。 随着电动机的加速,频率和电压相应增加。 起动电流被限制为小于额定电流的150%(取决于型号,是否为125%?200%)。直接以工频功率启动时,启动电流为


那么,会发生什么6?7机械和电击。变频器驱动可以平稳启动(启动时间变长)。起动电流为1。2?1。5倍,起动转矩是额定转矩的70%?120%; 对于具有自动扭矩增强功能的逆变器,启动扭矩大于100%,并且可以在满负载下启动。



7。 V / f模式是什么意思?



当频率降低时,电压V也成比例地降低。 这个问题已经在答案4中得到了解释。V和f之间的比例关系是预先考虑电动机的特性确定的。 通常,几个特性存储在控制器的存储设备(ROM)中,可以使用开关或转盘选择这些特性



8。 当V和f按比例变化时,电动机的转矩如何变化?



当频率降低时,电压按比例降低,因此交流阻抗变小,直流电阻不变,这将导致低速产生的转矩趋于降低。因此,在低频下给定V / f,应增加输出电压以获得一定的启动转矩。 这种补偿称为增强启动。可以使用多种方法来实现自动方法,选择V / f模式或调节电位器等。





9。 在本手册中,速度范围是60?6Hz,即10:1。 6Hz以下没有输出功率吗?



它仍然可以输出低于6Hz的功率,但是根据温度的升高和电动机的启动转矩,最小使用频率约为6Hz。 此时,电动机可以输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。根据该模型,变频器的实际输出频率(启动频率)为0。5?3赫兹



10。 对于超过60 Hz的通用电动机的组合,扭矩也必须恒定。 可能吗?



通常这是不可能的。高于60 Hz(也有高于50 Hz的模式),电压不变,通常为恒定功率特性。 高速时需要相同的转矩时,必须注意选择电动机和变频器的容量。

        


       



11。 开环是什么意思?



为所使用的电机设备设置了速度检测器(PG),并将实际速度反馈到控制设备进行控制。 这称为“闭环”,与PG不相关的控制器称为“开环”。大多数通用逆变器都是开环的,某些型号可以使用选件来执行PG反馈。



12如果实际速度偏离给定速度怎么办?



在开环中,即使变频器输出给定频率,当电动机带负载运行时,电动机速度也会在额定滑差范围(1%至5%)内变化。对于要求高速调节精度并且即使负载波动也要求接近给定速度的应用场合,可以使用带PG反馈的变频器(可选)。



13如果使用带PG的电机,反馈后是否可以提高速度精度?



具有PG反馈功能的变频器提高了精度。但是速度精度的提高取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。



14。 失速预防功能是什么意思?



如果给定的加速时间太短,变频器的输出频率变化将远快于速度(电角频率),变频器将因过电流跳闸并停止运行。 这称为齿轮。为了防止失速导致电动机继续运行,必须检测电流的大小并执行频率控制。当加速电流太大时,加速速度将适当降低。减速时也是如此。两者的结合是失速功能。



15可以同时给出加速和减速时间的模型和可以同时给出加速和减速时间的模型的含义是什么?



加速度和减速度模型可以分别给出。 它适用于短时间加速和缓慢减速的场合,或严格为小型机床提供生产周期时间的场合。加速时间和减速时间可以一起给出。



16。 什么是再生制动?



如果在电动机运行期间降低命令频率,则电动机将变为异步发电机并作为制动器运行。 这称为再生(电气)制动。



17。 我可以获得更多的制动力吗?



电动机产生的能量存储在逆变器的滤波电容器中。 由于电容器的容量和耐压之间的关系,普通逆变器的再生制动力约为额定转矩的10%至20%。如果使用了可选的制动单元,是否可以达到50%?100%。



18岁以下请说明变频器的保护功能?



保护功能可以分为以下两类: 


   (1)在检测到异常情况后自动采取纠正措施,例如防止过电流失速和再生过电压失速。 


   (2)检测到异常后,功率半导体器件的PWM控制信号被阻断,电机自动停止。如过流切断,再生过压切断,半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护。



19当离合器用于连续负载时,为什么变频器的保护功能起作用?



当通过离合器连接负载时,连接时,电动机将从空载状态迅速变为滑移率大的区域。 高电流将导致逆变器过电流跳闸并无法运行。


20个大型电动机在同一工厂中一起移动,并且变频器在运行期间停止。 为什么?



电动机启动时,将流过与容量对应的启动电流。 电机定子侧的变压器会产生电压降。 当电动机容量很大时,电压降也会产生很大的影响。 连接到同一变压器的逆变器将产生欠压或瞬时停止。判断,因此有时保护功能(IPE)运行,导致操作停止。



21什么是变频分辨率?无意义的?



对于数控变频器,即使频率指令是模拟信号,输出频率也会逐渐给定。该电平差的最小单位称为频率转换分辨率。 


频率转换分辨率通常为0。015?0。5 Hz例如,分辨率为0。5Hz,然后23Hz可以更改为23。5、240 Hz,因此它还将逐渐跟踪电动机的运动。这给诸如连续绕组控制之类的应用带来了问题。在这种情况下,分辨率为0。对于步进差为1 r / min或更小的4步电动机,可以完全适配大约015 Hz。此外,某些模型的给定分辨率和输出分辨率不同。





22安装变频器时,安装方向是否有限制?



逆变器内部和后面的结构考虑了冷却效果,顶部和底部之间的关系对于通风也很重要。 因此,对于面板中和墙壁上的单元类型,请使用垂直位置并尽可能垂直安装。



二十三。 是否可以在不使用软启动的情况下将电机直接放入固定变频器中?



频率可能非常低,但是如果给定频率很高,则类似于直接启动工频电源的情况。将流过大的启动电流(额定电流的6至7倍),并且由于变频器会切断过电流,因此电动机无法启动。



24电动机超过60Hz时应注意哪些问题?



在60Hz以上工作时请注意以下几点 


(1)机器和设备必须能够以该速度运行(机械强度,噪声,振动等)。)。)。



(2)当电动机进入恒定功率输出范围时,其输出转矩必须能够保持其工作状态(风扇,泵和其他轴的输出功率与速度的立方成正比,因此它会稍微增加)。 


   (3)应充分考虑轴承寿命。 


(4)对于中等容量及以上的电动机,特别是两极电动机,在60 Hz以上的频率下运行时,请与制造商仔细讨论。



25岁变频器可以驱动齿轮电动机吗?



根据减速器的结构和润滑方法,需要注意几个问题。在齿轮的结构中,通常为70?最大限制为80Hz。 使用油润滑时,低速连续运行与齿轮损坏有关。



26变频器可用于驱动单相电机吗?我可以使用单相电源吗?



该机器基本上无法使用。对于调速器开关起动器的单相电动机,当速度范围低于操作点时,将被燃烧。 


辅助绕组对于电容器启动或电容器工作模式,它将导致电容器爆炸。逆变器的电源通常为三相,但对于小容量的电源,也可用于单相电源运行。



27。 逆变器本身消耗多少功率?



它与型号,操作状态,使用频率等有关。 逆变器的,但是很难回答。但是,低于60Hz的逆变器效率约为94%至96%,可以据此估算损耗,但是如果还考虑制动期间的损耗,则可以使用内置的再生制动(FR-K)逆变器。 内置的。 考虑到功耗将变大,必须注意操作面板的设计。



28岁,为什么不在6岁?整个区域连续使用60Hz?



通常,电动机由安装在转子端环上的轴或叶片上的外部风扇冷却。 如果降低速度,则会降低冷却效果,因此不能承受与高速运行相同的热量,并且必须降低低速时的负载转矩,或者将大容量变频器与变频器配合使用。 马达,或使用专用马达。



29。 使用带制动器的电动机时应注意什么?



制动励磁电路的电源应从变频器的输入侧获得。变频器输出电源时,如果制动器处于活动状态,则会导致过电流切断。因此,在变频器停止输出后必须激活制动器。



我今年30岁,我想使用变频器来驱动带有电容器的电动机,以提高功率因数,但电动机却不动。



逆变器的电流流入电容器以提高功率因数。 由于充电电流(OCT)过大,导致逆变器无法启动。 作为对策,请卸下电容器并进行操作,甚至增加功率因数。 将其连接到逆变器交流电抗器的输入侧有效。

        


       



31。 变频器的寿命是多少?



尽管逆变器是静态设备,但它也具有消耗性设备,例如滤波电容器和冷却风扇。 如果对其进行定期维护,则其使用寿命有望超过10年。



32。 变频器具有内置冷却风扇,风向是什么?如果风扇坏了怎么办?



有些型号没有冷却风扇,因此容量很小。对于带风扇的型号,风向是从下到上。 因此,请勿在安装变频器的地方放置会阻碍进排气的机械设备。另外,请勿将耐热的零件放在变频器上方。当风扇发生故障时,请通过停止风扇或检测冷却风扇的过热来保护风扇


33。 滤波电容器是消耗品,那么如何判断其寿命呢?



作为用作滤波电容器的电容器,其静电容量随时间逐渐减小,并定期测量静电容量,并基于达到产品额定容量的85%来判断寿命。



34。 安装变频器时,安装方向是否有限制?



它基本上应该存储在磁盘上。 问题在于具有完全封闭的结构的盘具有大尺寸,大空间以及相对较高的成本。这些措施是: 


             (1)磁盘的设计应基于实际设备所需的散热量; 


             (2)使用铝翅片,翅片冷却剂等。 增加冷却面积; 


             (3)使用热管。 


   另外,已经开发出可以暴露逆变器的背面的类型。



35岁如果您想提高原始传送带的速度并以80Hz运行,该如何选择变频器的容量?



作为恒定功率输出特性,请将参考速度设置为50 Hz或更高。当具有恒定转矩特性的负载(例如传送带)增加时,容量需要增加到80 /50≈1。电动机容量的六倍也像逆变器一样增加


        


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