變頻器工作原理57017

1、變頻器工作原理變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？1:rmin電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm.例如：2極電機(jī)50Hz3000[rmin]4極電機(jī)50Hz1500[rmin]結(jié)論：電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)中所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)(以后簡(jiǎn)稱為電機(jī)

2、)的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值(為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6)，所以一般不適和通過改變?cè)撝祦碚{(diào)整電機(jī)的速度。另外，頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。n=60fpn:同步速度f:電源頻率p:電機(jī)極對(duì)數(shù)結(jié)論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法如果僅改

3、變頻率而不改變電壓，頻率降低時(shí)會(huì)使電機(jī)出于過電壓(過勵(lì)磁)，導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V2.當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(頻率)改變時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)怎樣？1:工頻電源由電網(wǎng)提供的動(dòng)力電源(商用電源)2:起動(dòng)電

4、流當(dāng)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器的輸出電流變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動(dòng)電機(jī)在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)和加速?zèng)_擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)起動(dòng)電流。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)起動(dòng)電流和沖擊要小些。通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小(速度降低)而減小。減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊(cè)中會(huì)給出說明。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電

5、機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。3.當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速.(T=TeP=Pe)變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。當(dāng)電機(jī)以大于50Hz頻率速度運(yùn)行時(shí)，電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮，以防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。舉例，電機(jī)在100

6、Hz時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的12。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速.(P=UeIe)4.變頻器50Hz以上的應(yīng)用情況大家知道對(duì)一個(gè)特定的電機(jī)來說其額定電壓和額定電流是不變的。如變頻器和電機(jī)額定值都是:15kW380V30A電機(jī)可以工作在50Hz以上。當(dāng)轉(zhuǎn)速為50Hz時(shí)變頻器的輸出電壓為380V電流為30A.這時(shí)如果增大輸出頻率到60Hz變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V30A.很顯然輸出功率不變.所以我們

7、稱之為恒功率調(diào)速.這時(shí)的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢因?yàn)镻=wT(w:角速度T:轉(zhuǎn)矩).因?yàn)镻不變w增加了所以轉(zhuǎn)矩會(huì)相應(yīng)減小。我們還可以再換一個(gè)角度來看:電機(jī)的定子電壓U=EIR(I為電流R為電子電阻E為感應(yīng)電勢(shì))可以看出UI不變時(shí)E也不變.而E=kfX(k:常數(shù)f:頻率X:磁通)所以當(dāng)f由5060Hz時(shí)X會(huì)相應(yīng)減小對(duì)于電機(jī)來說T=KIX(K:常數(shù)I:電流X:磁通)因此轉(zhuǎn)矩T會(huì)跟著磁通X減小而減小.同時(shí)小于50Hz時(shí)由于IR很小所以Uf=Ef不變時(shí)磁

8、通(X)為常數(shù).轉(zhuǎn)矩T和電流成正比.這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉(zhuǎn)矩)能力.并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速(額定電流不變最大轉(zhuǎn)矩不變)結(jié)論:當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小.5.其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響在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(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時(shí)電動(dòng)機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會(huì)引起嚴(yán)重

9、的發(fā)熱問題。變頻器實(shí)際輸出頻率(起動(dòng)頻率)根據(jù)機(jī)種為0.5~3Hz.10、對(duì)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(shí)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(shí)，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

10、開環(huán)方式，也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋.12、實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)于給定速度有偏差時(shí)如何辦？開環(huán)時(shí)，變頻器即使輸出給定頻率，電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%~5%)變動(dòng)。對(duì)于要求調(diào)速精度比較高，即使負(fù)載變動(dòng)也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)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。但速度精度的植取決于ＰＧ本身的精度和變頻器輸出

11、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(shí)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(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。變頻器基本知識(shí)314、失速防止功能是什么意思？如果給定的加速時(shí)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

12、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(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。15、有加速時(shí)間與減速時(shí)間可以分別給定的機(jī)種，和加減速時(shí)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(duì)于短時(shí)間加速、緩慢減速場(chǎng)合，或者對(duì)于小型機(jī)床需要嚴(yán)格給定生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的場(chǎng)合是適宜的，但對(duì)于風(fēng)機(jī)傳動(dòng)等場(chǎng)合，加減速時(shí)間都較長(zhǎng)，加速時(shí)間和減速時(shí)間可以

13、共同給定。16、什么是再生制動(dòng)？電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動(dòng)機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，作為制動(dòng)器而工作，這就叫作再生(電氣)制動(dòng)。17、是否能得到更大的制動(dòng)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(dòng)力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動(dòng)單元，可以達(dá)到50%~100%。18、請(qǐng)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(dòng)地進(jìn)行修正動(dòng)作，

14、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(hào)，使電機(jī)自動(dòng)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(shí)停電保護(hù)等。19、為什么用離合器連續(xù)負(fù)載時(shí)，變頻器的保護(hù)功能就動(dòng)作？用離合器連接負(fù)載時(shí)，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(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？電機(jī)起動(dòng)時(shí)將流過和容量相對(duì)應(yīng)的

15、起動(dòng)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(shí)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(shí)保護(hù)功能(IPE)動(dòng)作，造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。21、什么是變頻分辨率？有什么意義？對(duì)于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號(hào)，輸出頻率也是有級(jí)給定。這個(gè)級(jí)差的最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、24.0Hz，因此電機(jī)的動(dòng)作也是