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文檔簡介
1、變頻器選型注意事項 變頻器不是在任何情況下都能正常使用, 因此用戶有必要對負載、 環境要求和變頻器有更多了解。 1 1 .負載類型和變頻器的選擇: 電動機所帶動的負載不一樣,對變頻器的要求也不一樣。 A:A:風機和水泵是最普通的負載:對變頻器的要求最為簡單,只要變頻器容量等于電動機容量即可(空壓機、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉需加大容量)B:B:起重機類負載:這類負載的特點是啟動時沖擊很大,因此要求變頻器有一定余量。同時,在重物下放肘,會有能量回饋,因此要使用制動單元或采用共用母線方式。 C:C:不均行負載:有的負載有時輕,有時重,此時應按照重負載的情況來選擇變頻器容量,例如軋鋼機機械、
2、粉碎機械、攪拌機等。 D:D:大慣性負載:如離心機、沖床、水泥廠的旋轉窯,此類負載慣性很大,因此啟動時可能會振蕩,電動機減速時有能量回饋。應該用容量稍大的變頻器來加快啟動,避免振蕩。配合制動單元消除回饋電能。 2 2 . .長期低速動轉,由于電機發熱量較高,風扇冷卻能力降低,因此必須采用加大減速比的方式或改用 6 6 級電機,使電機運轉在較高頻率附近。 3 3 . .變頻器安裝地點必需符合標準環境的要求,否則易引起故障或縮短使用壽命;變頻器與驅動馬達之間的距離一般不超過 5050 米,若需更長的距離則需降低載波頻率或增加輸出電抗器選件才能正常運轉。 變頻器知識與節電原理 一直都聽別人說變頻器能
3、省電,說的人多了也就接受了,但一直沒弄懂變頻器為什么能省電,同時又能省多少,是高頻省的多還是低頻省的多?而且還有如下幾個疑問: 1 1、如果兩個一模一樣的電機都工作在 50HZ50HZ 的工頻狀態下,一個使用變頻器,-個沒有,同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢? 2 2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態下工作(頻率,轉速還是一樣 50HZ50HZ, ,有變頻器的那個能省多少電? 3 3、同樣的條件,空載狀態下能省多少,這三種狀態下哪個省的更多? 變頻器可以省電這是不可磨滅的事實,在某些情況下可以節電 4040 犯上,但是某 些情況還會比不接變頻器
4、浪費! 變頻器是通過輕負載降壓實現節能的,拖動轉距負載由于轉速沒有多大變化,即便是降低電壓,也不會很多,所以節能很微弱,但是用在風機環境就不同了,當需要較小的風量時刻,電機會降低速度,我們知道風機的耗能跟轉速的 1.71.7 次方成正比,所以電機的轉距會急劇下降,節能效果明顯。如果我們用在油井上,就會因為在返程使用制動電阻白白浪費很多電能反而更廢電。 當然, 如果環境要求必須調速, 變頻器節能效果還是比較明顯的。 不調速的場合變頻器不會省電,只能改善功率因數。 1 1、如果兩個一模一樣的電機都工作在 50HZ50HZ 的工頻狀態下,一個使用變頻器,一個沒有,同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下,
5、那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢? 答:對于這種情況,變頻器只能改善功率因數,并不能節省電力。 2 2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態下工作(頻率,轉速還是一樣 50HZ50HZ, ,有變頻器的那個能省多少電? 答:如果使用了自動節能運行,這個時刻變頻器能降壓運行,可以節省部分電能,但是節電不明顯。 3 3、同樣的條件,空載狀態下能省多少,這三種狀態下哪個省的更多? 答:拖動型負載空載狀態也節省不了多大的電能。 比如關于“閉環控制”如是說。我認為有討論的空間。文中的閉環概念太狹義了。閉環控制不僅僅是轉速傳感器反饋才算數。 矢量控制時的頻率控制就是閉環控制, 而且是裝置內部的閉環
6、控制,V/FV/F 控制才屬于開環控制,另外還有溫度、壓力、流量等等物理量的 PIDPID 調節器反饋控制,都是閉環控制的范疇。而且都是可以通過變頻器調節實現的。不應該將閉環控制概念解釋得那么窄。 再比如,制動的概念,那種解釋就象廢話一樣,玩弄文字游戲,說了等于沒說一樣。 變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的 3 3- -5%5%)。一臺 1.51.5 匹的空 調自身耗電算下來也有 2020- -30W,30W,相當于一盞長明燈. . 變頻器在工頻下運行,具有節電功能,是事實。但是他的前提條件是:第一,大功率并且為風機/泵類負載
7、;第二,裝置本身具有節電功能(軟件支持);第三,長期連續運行。這是體現節電效果的三個條件。除此之外,無所謂節不節電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節能,就是夸大或是商業炒作。知道了原委,你會巧妙的利用他為你服務。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。 1 1、什么是變頻器? 變頻器是利用電力半導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。 2 2、PWM口 PAMPAM 勺不同點是什么? PWPW 槌英文 PulseWidthModulationPulseWidthModulation(脈沖寬度調制)縮寫,按一定規律改變脈沖列
8、的脈沖寬度,以調節輸出量和波形的一種調值方式。 PAM1PAM1:英文 PulseAmplitudeModulationPulseAmplitudeModulation(脈沖幅度調制)縮寫,是按一定規律改變脈沖列的脈沖幅度,以調節輸出量值和波形的一種調制方式。 3 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 直流回路濾波石電感。 4 4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變? 異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的,在額 定頻率下,如果電壓
9、一定而只降低頻率,那么磁通就過大,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象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節能型變頻器。 5 5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對于變頻器驅動,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,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。 6 6、采用變頻器運轉時,電機的起動電流、起動轉矩怎樣? 采用變頻器運轉, 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%150%額定電流以下 (根據
10、機種不同,為 125%200%125%200%)用工頻電源直接起動時,起動電流為 6767 倍,因此,將產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 1.21.51.21.5倍, 起動轉矩為 70%12070%120 額定轉矩; 對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器, 起動轉矩為 100%U100%U 上,可以帶 全負載起動。 7 7、V/fV/f 模式是什么意思? 頻率下降時電壓 V V 也成比例下降,這個問題已在回答 4 4 說明。V V 與 f 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(ROMROM 中存有幾種特性
11、,可以用開關或標度盤進行選擇 8 8、按比例地改 V V 和 f f 時,電機的轉矩如何變化? 頻率下降時完全成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定 V/f,V/f,要使輸出電 壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇 V/fV/f 模式或調整電位器等方法 變頻器的選型要點 1 1 .前言 由于電力電子技術的不斷發展和進步,伴隨著新的控制理論的提出與完善,使交流調速傳動,尤其是性能優異的變頻調速傳動得到飛速的發展。近年來,變頻器 的售價不斷下降,而其使用功能卻不斷
12、提升和擴大,它現在已經廣泛應用于從一些數百瓦級的家用器械直到一些數千千瓦級的大型工業傳動裝置的驅動。交流變 頻調速已從最初的只能用于風機、水泵的調速過渡到應用于各類要求高精度、快響應的高性能調速指標的工業現場。變頻器的大量推廣使用,在節能、省力化、自動化及提高生產率、提高質量、減少維修和提高舒適性等多方面都取得了令世人矚目的應用效果。但是,變頻器畢竟是近二十年來新出現的一種蘊涵多種高新技術的電力電子產品,要想讓它發揮很好的應用效果,就必須對它的選型和配置做深入的研究。 2 2 . .變頻器的選型 變頻器的正確選用對于機械設備電控系統的正常運行是至關重要的。選擇變頻器,首先要按照機械設備的類型、
13、負載轉矩特性、調速范圍、靜態速度精度、起動轉矩和使用環境的要求,然后決定選用何種控制方式和防護結構的變頻器最合適。所謂合適是在滿足機械設備的實際工藝生產要求和使用場合的前提下,實現 變頻器應用的最佳性價比。 2.12.1 機械設備的負載轉矩特性 人們在實踐中常將生產機械根據負載轉矩特性的不同,分為三大類型:恒轉矩負 載、恒功率負載和流體類負載。 2.1.12.1.1 恒轉矩負載 在這類負載中,負載轉矩 TLTL 與轉速 n n 無關,任何轉速下 TLTL 總保持恒定或基本恒定,負載功率則隨著負載速度的增高而線形增加。傳送帶、攪拌機、擠壓機和機械設備的進給機構等摩擦類負載以及起重機、提升機、電梯
14、等重力負載,都屬于恒轉矩負載。 變頻器拖動恒轉矩性質的負載時,低速時的輸出轉矩要足夠大,并且要有足夠的過載能力。如果需要在低速下長時穩速運行,應該考慮標準籠型異步電動機的散熱能力,避免電動機溫升過高。 2.1.22.1.2 恒功率負載 這類負載的特點是需求轉矩 TLTL 與轉速 n n 大體成反比,但其乘積即功率卻近似保持不變。金屬切削機床的主軸和軋機、造紙機、薄膜生產線中的卷取機、開卷機等,都屬于恒功率負載。 負載的恒功率性質應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時,受機械 強度的限制,TLTL 不可能無限增大,在低速下轉變為恒轉矩性質。負載的恒功率區和恒轉矩區對傳動方案的選擇有很大的
15、影響。電動機在恒磁通調速時,最大允 許輸出轉矩不變,屬于恒轉矩調速;而在弱磁調速時,最大允許輸出轉矩與速度成反比,屬于恒功率調速。如果電動機的恒轉矩和恒功率調速的范圍與負載的恒轉矩和恒功率范圍相一致時,即所謂“匹配”的情況下,電動機的容量和變頻器的容量均最小。 制方式比較強、 、 U/f控制 矢重控制 直接轉矩控制 開壞 閉環 無速度傳感器 帶速度傳感器 速度控制范圍 1:40 1:4。 1:100 1:1000 1:100 起動轉矩 3Hz時150% 3Hz時150% 1Hz時150% 0Hz時150%1 0Hz時200% 靜態速度精度反饋裝置 (23)%無 0.03%速度傳感器 0.2%無
16、 0.021速度傳感器 (01-05)無 零速度運行 不可 不可 不可 可 可 控制響應性 慢 僵 較快 快 快 特點 優點 結構同單、調節容易、可用于通用籠型異步電動機 結構尚單、調速精度高、可用于通用第型異步電動機 不需要速度傳感器、力矩的響應好、 結構較藺單、速度控制范圍兢廠 力矩控制性能良好、力矩的響應好、 調速精度局、速度控告腕圍J 不需要速度傳感器、力矩的響應好結構較簡單、速度控制范圍較廣 缺點 低速力矩難保證、不能力矩控制、調速范圍太小 低速力矩難保證、不能力矩控制、 調速范圍小、要增加速度傳感器 需要設定電動機參數、需有目動測試功能 需要正確設定電動機參數、 需有自動測試功能、
17、 要局精度速度傳感器 需要設定電動機參效、需有自動測試功能 主要應用場合 一般的風機,泵類節能調速或者一臺變頻器帶多臺電動機傳動場合 用于保持壓力、溫度、流量、,pH定值等過程控制場合 一般工業設蓄、大多數調速場合 要求精確控制力矩和速度的高動態性能應用場合 要求精里控制力矩的高動態性能應用場合,如起重機、電悌、軋機等 2.1.32.1.3 流體類負載 這類負載的轉矩與轉速的二次方成正比,功率與轉速的三次方成正比。各種風機、水泵和油泵,都屬于典型的流體類負載。 流體類負載通過變頻器調速來調節風量、流量,可以大幅度節約電能。由于流體類負載在高速時的需求功率增長過快,與負載轉速的三次方成正比,所以
18、不應使這類負載超工頻運行。 2.22.2 根據負載特性選取適當控制方式的變頻器 現在市場上出售的變頻器種類繁多,功能也日益強大,變頻器的性能也越來越成為調速性能優劣的決定因素,除了變頻器本身制造工藝的“先天”條件外,對變頻器采用什么樣的控制方式也是非常重要的。下表綜述了近年來各種變頻器控制方式的性能特點。 綜上所述,異步電動機變頻控制選用不同的控制方法,就可以得到不同性能特點的調速特性。 2.32.3 根據安裝環境選取變頻器的防護結構 變頻器的防護結構要與其安裝環境相適應,這就要考慮環境溫度、濕度、粉塵、 酸堿度、腐蝕性氣體等因素,這與變頻器能否長期、安全、可靠運行關系重大。大多數變頻器廠商可
19、提供以下幾種常用的防護結構供用戶選用: (1)(1)開放型 IP00,IP00,它從正面保護人體不能觸摸到變頻器內部的帶電部分,適用于安裝在電控柜內或電氣室內的屏、盤、架上,尤其是多臺變頻器集中使用較好,但它對安裝環境要求較高。 (2)(2)封閉型IP20IP20、IP21,IP21,這種防護結構的變頻器四周都有外罩, 可在建筑物內的墻上壁掛式安裝,它適用于大多數的室內安裝環境。 (3)(3)密封型 IP40IP40、IP42,IP42,它適用于工業現場環境條件較差的場合。 (4)(4)密閉型 IP54IP54、IP55,IP55,它具有防塵、防水的防護結構,適用于工業現場環境條件差,有水淋、粉塵及一定腐蝕性氣體的場合。 關于變頻器容量的計算,可參閱參考文獻 1,1,限于篇幅,此不贅述。 3 3 . .變頻器的外圍配置要點 3.13.1 把變頻器連接在大容量電源變壓器(500KV2Z500KV2Z 上)電網中,或者在同一電源變壓器上連接有晶閘管變流器而未使用換流電抗器,或者同一電網上有功率改 善用切換電容器組時,應配置 ACAC 電抗器或 DCDC 電抗器,它們也有改善變頻器電源側功率因數和降低輸入高次諧波電流的效果。 3.23.2 變頻器與供電電源之間應裝設帶有短路及過載保護
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