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變頻器的作用

 長風石皮浪 2011-03-23
        變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源|穩(wěn)壓器變換為另一頻率的電能控制裝置。可分為交——交變頻器,交——直——交變頻器。交——交變頻器可直接把交流電變成頻率和電壓都可變的交流電;交——直——交變頻器則是先把交流電經(jīng)整流器先整流成直流電,再經(jīng)過逆變器把這個直流電流變成頻率和電壓都可變的交流電。

 

  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。

  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,其直流回路濾波石電感。

  非同步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那麼磁通就過大,磁回路飽和,嚴重時將燒毀電機。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。這種控制方式多用於風機、泵類節(jié)能型變頻器。

  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。

  采用變頻器運轉(zhuǎn),隨著電機的加速相應提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機種不同,為125%-200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為6-7倍,因此,將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。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;對於帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器,起動轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負載起動。

  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的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的,通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性,可以用開關或標度盤進行選擇。

  頻率下降時完全成比例地降低電壓,那麼由於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,這種補償稱增強起動??梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn),有自動進行的方法、選擇V/F模式或調(diào)整電位器等方法。

  在6Hz以下仍可輸出功率,但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件,最低使用頻率取6Hz左右,此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據(jù)機種為0.5-3Hz.

  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,必須注意電機與變頻器容量的選擇。

  給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG),將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的,稱為“閉環(huán)”,不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式,也有的機種利用選件可進行PG反饋。

  開環(huán)時,變頻器即使輸出給定頻率,電機在帶負載運行時,電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%-5%)變動。對於要求調(diào)速精度比較高,即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉(zhuǎn)的場合,可采用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。

  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於PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。

  如果給定的加速時間過短,變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過過電流而跳閘,運轉(zhuǎn)停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn),就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。

  加減速可以分別給定的機種,對於短時間加速、緩慢減速場合,或者對於小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的,但對於風機傳動等場合,加減速時間都較長,加速時間和減速時間可以共同給定。

  電動機在運轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率,則電動機變?yōu)榉峭桨l(fā)電機狀態(tài)運行,作為制動器而工作,這就叫作再生(電氣)制動。

  從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中,由於電容器的容量和耐壓的關系,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,可以達到50%-100%。

  自控系統(tǒng)的設定信號可通過變頻器靈活自如地指揮頻率變化,控制工藝指標,如在煙草行業(yè)的糖料、香料工序,可由皮帶稱的流量信號來控制變頻器頻率,使泵的轉(zhuǎn)速隨流量信號自動變化,調(diào)節(jié)加料量,均勻地加入香精、糖料。也可利用生產(chǎn)線起停信號通過正、反端子控制變頻器的起、停及正、反轉(zhuǎn),成為自動流水線的一部分。此外在流水生產(chǎn)線上,當前方設備有故障時後方設備應自動停機。變頻器的緊急停止端可以實現(xiàn)這一功能。在SANKEN、MF、FUT和FVT系列變頻器中可以預先設定三四個甚至多達七個頻率,在有些設備上可據(jù)此設置自動生產(chǎn)流程。設定好工作頻率及時間後,變頻器可使電機按順序在不同的時間以不同的轉(zhuǎn)速運行,形成一個自動的生產(chǎn)流程。

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