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变频器知识和节能原理
作者:华盛安达河北电气设备 发表时间: 浏览人气:75

我一直听到人们说逆变器可以节电,如果更多的人说它可以接受,但是我不明白为什么逆变器可以节电,同时又可以节省多少,是否省电? 是高频还是低频?并且有以下几个问题: 


1。 如果两台相同的电动机以50 Hz的工频工作,其中一台使用一台逆变器,而一台没有使用,并且速度和转矩都在电动机的额定状态下,那么逆变器还能节省功率吗?您可以节省多少? 


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2。 如果这两台电机的转矩未达到电机的额定转矩(频率,速度仍为50HZ),那么使用变频器的那一台可以节省多少功率? 


3。 在相同条件下,空载状态下可以节省多少,这三种状态中的哪个可以节省更多? 


    逆变器可以节省功率的事实是不可磨灭的事实。 在某些情况下,它可以节省40%以上的费用,但在某些情况下,比不连接逆变器更浪费! 


    变频器通过降低轻负载来实现节能。 即使降低了电压,阻力转矩负载也不会发生太大变化,因此节能效果很弱,但是在风扇环境中却有所不同。当风量较小时,电动机将降低速度。 我们知道风扇的能耗和转速为1。它与7次方成正比,因此电动机的转矩将急剧下降,节能效果明显。如果在油井上使用它,由于在回程中使用制动电阻器,我们将浪费大量能量。



当然,如果环境需要调速,则变频器的节能效果还是比较明显的。如果不调整速度,变频器将不会节省功率,而只会提高功率因数。



1。 如果两台相同的电动机以50 Hz的工频工作,其中一台使用一台逆变器,而一台没有使用,并且速度和转矩都在电动机的额定状态下,那么逆变器还能节省功率吗?您可以节省多少? 


    答:在这种情况下,逆变器只能提高功率因数,而不能节省功率。 


2。 如果这两台电机的转矩未达到电机的额定转矩(频率,速度仍为50HZ),那么使用变频器的那一台可以节省多少功率? 


    答:如果使用自动节能运行,此时变频器可以在降低的电压下运行,可以节省部分电能,但节能效果不明显。 


3。 在相同条件下,空载状态下可以节省多少,这三种状态中的哪个可以节省更多? 


    答:拖动负载的空载状态不能节省太多能量。

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例如,关于“闭环控制”。我认为还有讨论的余地。本文中的闭环概念过于狭窄。闭环控制不仅通过速度传感器的反馈来计算。矢量控制中的频率控制是闭环控制,是设备内部的闭环控制。 V / F控制是开环控制。 此外,还有PID调节器反馈控制物理量,例如温度,压力,流量等。,它们是闭环控制类别。所有这些都可以通过变频器调整来实现。闭环控制的概念不应狭义地解释。 


    另一个例子是制动的概念。 这种解释就像胡说八道。 玩文字游戏就像什么都不说。 


    变频并非处处节省功率。 在许多情况下,使用频率转换不一定可以节省功率。 


    作为电子电路,逆变器本身也会消耗功率(约占额定功率的3-5%)。一1。5马力空调的功耗也有20-30W,相当于长光。 


    事实是,变频器以工频运行并具有省电功能。但是他的先决条件是:首先,高功率和风扇/水泵负载; 其次,设备本身具有省电功能(软件支持); 第三,长期连续运行。这是反映节能效果的三个条件。除此之外,是否省电也没关系,这没有什么意义。如果没有前提可以说变频器的工频运行是节能的,那是夸大其词或商业宣传。了解整个故事,您将巧妙地使用他为您服务。为了正确使用,必须注意使用的场合和条件,否则是盲从,轻信和“欺骗”。



1。 什么是变频器?



变频器是一种电能控制设备,利用功率半导体器件的开关效应将工频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,它根据一定的规则更改脉冲序列的脉冲宽度,以调整输出量和波形。



PAM是英文脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation)的缩写。 这是一种调制方法,可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。



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3。 电压类型和电流类型有什么区别?



逆变器的主电路大致可分为两类:电压类型是将电压源的DC转换成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直流电转换为交流电的逆变器,其直流环路滤波器的电感是电感。



 



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,频率和电压应成比例地改变,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,并出现弱磁和强磁现象。 可以避免饱和。此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也降低,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,为125%?200%)。直接用工频电源启动时,启动电流是6?7倍,因此会发生机械和电击。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次,启动扭矩为额定扭矩的70%?120%; 对于具有自动转矩增强功能的变频器,其起动转矩大于100%,并且可以在满负荷情况下起动。



 



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。 该问题已在答案4中进行了解释。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,在控制器的存储设备(ROM)中存储了几种特性,可以使用开关或拨盘进行选择



8。 当按比例改变V和f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,给定低频下的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。它可以通过多种方法来实现,包括自动方法,V / f模式选择或电位计调节。

        


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


    它仍然可以在6Hz以下输出功率,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。根据型号,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60Hz的通用电动机的组合,转矩也必须恒定。 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”,而与PG无关的控制器称为“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以接近给定速度运行的应用,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本身的精度以及逆变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,则变频器的输出频率变化远大于速度(电气角频率),变频器将因过电流而跳闸,并停止运行。 这称为档位。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,加速速度会适当降低。减速时也是如此。两者的结合是失速功能。



15 可以分别给出加速时间和减速时间的模型以及一起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变频器的滤波电容器中。 由于电容器的容量和耐电压之间的关系,普通逆变器的再生制动力约为额定转矩的10%至20%。如果采用选装的制动单元,则可以达到50%?100%。



18岁 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防止再生过电压失速。 


(2)检测到异常后,功率半导体器件的PWM控制信号被阻断,并且电动机自动停止。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会起作用? 


    当负载通过离合器连接时,在连接时,电机会从空载状态迅速变为滑移率大的区域。 大电流流动会导致逆变器过电流跳闸,并且无法运行。



20 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,导致该操作停止。



21 什么是变频分辨率?没有任何意义? 


    对于数字控制的逆变器,即使频率指令是模拟信号,输出频率也会逐步给出。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赫兹例如,分辨率为0。5Hz,然后23Hz可以更改为23。5,240 Hz,因此也将逐步跟踪电动机的动作。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级电机,大约015 Hz,可以完全适应。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? 


    逆变器内部和背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,请采用垂直位置并尽可能垂直安装。



23。 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? 


    频率可能很低,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),并且由于逆变器会切断过电流,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事项 


 (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,在 略有增加)。 


 (3)应充分考虑轴承寿命问题。 


(4)对于中等容量及以上的电动机,特别是2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,通常以70?80Hz为最大极限。 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,当转速范围低于工作点时,它将被烧毁 


辅助绕组 对于电容器启动或电容器工作模式,将引起电容器爆炸。逆变器的电源通常为三相,但对于小容量,它也可用于单相电源操作。



27。 逆变器本身消耗多少功率? 


    它与变频器的型号,运行状态,使用频率等有关。,但很难回答。但是,低于60Hz的变频器的效率约为94%至96%,可以据此估算损耗,但是如果还考虑了制动期间的损耗,则内置再生制动(FR-K)变频器。 考虑到功耗会变大,必须注意操作面板的设计。

        


       



28岁 为什么不能在6?60Hz的整个区域连续使用? 


    通常,电动机由安装在轴上的外部风扇或转子端环上的叶片冷却。 如果降低速度,则会降低冷却效果,因此无法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,或者使用大容量变频器与电动机结合使用,或者 使用专用电机。



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取。如果变频器在输出功率时制动器起作用,将导致过电流切断。因此,在变频器停止输出后必须激活制动器。



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。 由于逆变器由于充电电流而产生的过电流(OCT),因此无法启动。 作为对策,请卸下电容器并运行,甚至提高功率因数。 在变频器的输入侧连接交流电抗器有效。



31。 变频器的寿命是多长? 


    尽管逆变器是静态设备,但它也具有易耗设备,例如滤波电容器和冷却风扇。 如果对其进行定期维护,则它们的使用寿命有望超过10年。



32。 逆变器内置有冷却风扇,风向是什么?如果风扇坏了怎么办? 


    有些机型没有冷却风扇,因此容量较小。对于带风扇的机型,风向是从下到上,因此,请勿在安装逆变器的地方放置会阻碍吸气和排气的机械设备。另外,请勿将怕热的零件放在变频器上方。当风扇发生故障时,通过风扇停止检测或冷却风扇上的过热检测来保护风扇



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? 


    它应该基本上存储在磁盘中。 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,已经开发了可以暴露逆变器的背面的类型。



35岁 如果要提高原始传送带的速度并以80Hz运行时,如何选择变频器的容量? 


    将参考速度设置为50 Hz,并将恒定功率输出特性设置为50 Hz以上。当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。6次电动机容量也像变频器一样增加。


        


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