变频器及其供给的电机
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对于变频器有许多人都感到很神秘,很高科技.因此在选型、使用、维修上都有畏惧感,特别是不懂行情的人会吃亏, 为此了解它的原理对维修,应用都会很大的帮助.下面就简单介绍,如有不对之处,请指正。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器选型:变频器选型时要确定以下几点:1)采用变频的目的;恒压控制或恒流控制等。
2)变频器的负载类型;如叶片泵或容积泵等,特别注意负载的性能曲线,性能曲线决定了应用时的方式方法。
3)变频器与负载的匹配问题;I.电压匹配;变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
II. 电流匹配;普通的离心泵,变频器的额定电流与电机的额定电流相符。
对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数,以最大电流确定变频器电流和过载能力。
III.转矩匹配;这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4)在使用变频器驱动高速电机时,由于高速电机的电抗小,高次谐波增加导致输出电流值增大。
因此用于高速电机的变频器的选型,其容量要稍大于普通电机的选型。
5)变频器如果要长电缆运行时,此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不足,所以在这样情况下,变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
6)对于一些特殊的应用场合,如高温,高海拔,此时会引起变频器的降容,变频器容量要放大一挡。
变频器控制原理图设计:1)首先确认变频器的安装环境;I.工作温度。
变频器内部是大功率的电子元件,极易受到工作温度的影响,产品一般要求为0~55℃,但为了保证工作安全、可靠,使用时应考虑留有余地,最好控制在40℃以下。
变频一体式电机-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:变频一体式电机是一种集成了变频器和电机的一体化设计,通过内部的变频器可以实现对电机的精准控制和调节,从而实现更加高效、稳定的运行。
变频一体式电机的出现为工业生产带来了新的可能性,使得电机系统更加智能化和节能化。
本文将从什么是变频一体式电机、其优势以及应用领域等方面进行介绍和探讨,旨在帮助读者更好地了解这一新型电机技术的特点和价值。
1.2 文章结构本文共分为三个部分:引言、正文和结论。
引言部分将简要介绍变频一体式电机的概念和意义,以及本文的目的和结构。
正文部分将深入探讨什么是变频一体式电机,以及它的优势和应用领域。
结论部分将对文章进行总结,展望未来变频一体式电机的发展方向,并给出结论。
1.3 目的本文旨在探讨变频一体式电机在工业应用中的重要性和优势。
通过对变频一体式电机的介绍和分析,读者可以更加深入了解这种先进的电机技术,并了解其在不同领域中的应用情况。
同时,我们也希望引起读者对于节能环保技术的关注,推动工业领域对于能源利用效率的提升。
通过本文的阐述,使读者能够更好地理解变频一体式电机对于工业生产的重要性,以及其在未来发展中的潜力。
2.正文2.1 什么是变频一体式电机变频一体式电机是将变频器(频率变换器)与电机整合在一起的动力设备,通过电机内部的变频器控制电机的转速和输出功率。
传统的电机系统中,需要单独使用变频器对电机进行频率控制,而变频一体式电机则将变频器直接嵌入电机中,实现了一体化的设计。
通过变频一体式电机,可以实现对电机的精确控制,提高电机的效率和性能。
变频一体式电机通常具有较高的转速范围和可调功率输出,可以适应不同工况下的需求。
同时,由于变频器控制的存在,电机的起动和停止过程更加平稳,减少了对电网的冲击。
总的来说,变频一体式电机是一种集成了变频器控制功能的电机设备,具有灵活性高、效率高、运行稳定等优点,逐渐得到越来越广泛的应用。
2.2 变频一体式电机的优势变频一体式电机的优势主要体现在以下几个方面:1. 高效节能:由于变频一体式电机采用了先进的变频调速技术,可以根据实际需要调节电机的转速,减少能耗浪费,提高能效比。
变频器简介变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源,一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压,整流滤波后得到的。
交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
无论是用于家庭还是用于工厂,单相交流电源和三相交流电源,其电压和频率均按各国的规定有一定的标准,如我国大陆规定,直接用户单相交流电压为220V,三相交流电线电压为380V,频率为50Hz,其它国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同,如有单相100V/60Hz,三相200V/60Hz等等,标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
变频器简介通常,把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变电源频率和电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15--20倍。
变频器简介变频器也可用于家电产品。
使用变频器的家电产品中,不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。
但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。
例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频电机的种类变频电机的种类变频电机是指变频器驱动的电机的统称,变频调速因为其效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级变速等优点,目前正以很快的速度取代传统的机械调速和直流调速方案。
常见的变频电机包括:三相异步电机、直流无刷电机、交流无刷电机及开关磁阻电机等。
一、三相异步电机三相交流电动机,定子绕组中的三相交流电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场,这个旋转磁场的转速称同步转速,记为n 实际电动机转速n要低于同步转速,故一般称这样的为三相异步电动机。
从原理上我们就可以知道三相异步电机的转速跟定子电源频率成正比。
变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。
随着电子技术的飞速发展,变频调速三相交流异步电动机的应用越来越广泛,它已在逐步替代其它各种调速电动机,而变频调速三相异步电动机因其结构简单、制造方便、易于维护、性能良好、运行可靠等优点而在工业领域得到广泛应用。
二、直流无刷电机无刷直流电机是采用半导体开关器件来实现电子换向的,即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。
它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点,广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。
位置传感按转子位置的变化,沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流。
定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
三、开关磁阻电机开关磁阻电机是随着现代电力电子技术、控制技术及数字计算机技术的发展而出现的一种新型无级调速电机,是典型的机电一体化产品。
由于利用了磁阻最小原理,故称为磁阻电动机,又由于线圈电流通断、磁通状态直接受开关控制,故称为开关磁阻电动机。
开关磁阻调速电机具有良好的调速性能和高速运行特性,兼有直流传动和普通交流传动的优点,正逐步应用在家用电器、一般工业、伺服与调速系统、牵引电动机、高速电动机、航天器械及汽车辅助设备等领域,成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力竞争者。
For personal use only in study and research; not for commercial use变频指的是电机,你说的变频泵应该是变频电机带动的泵变频也就是可调节频率,变频电机就是可以调节转速;工频电机就是我们日常用的频率50Hz,不可调速。
变频泵就是可以调节流量,工频泵就是流量恒定不可调工频就是说的我们国家的电力频率,50HZ,是一个常数.变频是一种技术,也是一门学科,主要用于节能项目,象我们通常说的变频空调,变频电机就属这个变频节能的技术范畴对于变频器有许多人都感到很神秘,很高科技.因此在选型、使用、维修上都有畏惧感,特别是不懂行情的人会吃亏, 为此了解它的原理对维修,应用都会很大的帮助.下面就简单介绍,如有不对之处,请指正。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器选型:变频器选型时要确定以下几点:1)采用变频的目的;恒压控制或恒流控制等。
2)变频器的负载类型;如叶片泵或容积泵等,特别注意负载的性能曲线,性能曲线决定了应用时的方式方法。
3)变频器与负载的匹配问题;I.电压匹配;变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
II. 电流匹配;普通的离心泵,变频器的额定电流与电机的额定电流相符。
对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数,以最大电流确定变频器电流和过载能力。
III.转矩匹配;这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4)在使用变频器驱动高速电机时,由于高速电机的电抗小,高次谐波增加导致输出电流值增大。
YVF2系列变频调速三相异步电动机
产品性能与特点:
YVF2系列变频调速三相异步电动机是适用于由变频器供电的变频调速系统中运行的专用异步电动机,是全国统一设计新的专用系列产品,可与国内、外各种SPWM变频调速装置配套,装有独立的冷却风机,能保证电机在不同转速下有良好的冷却效果。
该系列电机可广泛用于机车、冶金、纺织、印染、运输、化工、矿山等行业及风机、泵类的节能调速场合。
该电机具有节能,无级调速范围宽,噪声低,振动小之优点以及低速恒转矩输出、高速恒功率输出之机械特性,该系列电机安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准,通用性和互换性较好,外壳防护等级为IP54;冷却方式为IC416;工作制为S1;采用F级绝缘;≤55kW为Y接法,>55kW为△接法。
YVF2系列技术数据:。
变频器工作原理及其在电机控制中的作用随着科技的不断发展,电机在工业生产和生活中的应用越来越广泛。
而电机的控制和调节是保证其正常运行的关键。
在电机控制中,变频器起到了至关重要的作用。
本文将介绍变频器的工作原理以及其在电机控制中的作用。
一、变频器的工作原理变频器是一种能够改变电源频率的电子设备,通过改变电源频率来控制电机的转速和输出功率。
其工作原理主要分为三个部分:整流、滤波和逆变。
首先是整流部分,变频器将交流电源转换为直流电源,这是为了提供给后续的逆变部分使用。
整流部分通常采用整流桥电路,将交流电源的正负半周期分别整流为正向和负向的直流电压。
接下来是滤波部分,其作用是将整流后的直流电压进行滤波处理,以去除其中的脉动成分。
常见的滤波电路包括电容滤波和电感滤波。
电容滤波主要通过电容器对电压进行平滑处理,而电感滤波则利用电感元件对电流进行平滑处理。
最后是逆变部分,变频器将滤波后的直流电压通过逆变器转换为交流电压,并通过改变逆变器的输出频率来控制电机的转速。
逆变部分通常采用晶闸管或者功率场效应管等元件来实现,通过不同的开关方式来改变输出的电压和频率。
二、变频器在电机控制中的作用1. 调节电机转速变频器可以通过改变输出频率来调节电机的转速,从而实现对电机的精确控制。
通过调节变频器的参数,可以实现电机的平稳启停、快速启动、定速运行等功能。
这在一些需要频繁调整转速的场合非常重要,如风机、水泵等。
2. 节能降耗传统的电机控制方式通常采用调压降频的方式来实现转速调节,但这种方式会造成大量的能量浪费。
而变频器通过改变频率来控制电机转速,可以使电机在不同负载下工作在最佳效率点,从而实现节能降耗的目的。
据统计,使用变频器可以节约电能20%以上。
3. 提高电机的运行可靠性变频器具有过载保护、短路保护、过压保护等功能,可以有效保护电机的安全运行。
此外,变频器还可以通过软启动功能来减少电机的启动冲击,延长电机的使用寿命。
这对于一些对电机运行稳定性要求较高的场合非常重要。
变频器电机调频变频器电机调频在工业领域中具有广泛的应用。
通过调节变频器的输出频率和电压,可以控制电机的转速和扭矩,从而实现精确的运行控制。
本文将介绍变频器电机调频的原理、功能及其在工业应用中的重要性。
一、原理变频器电机调频是通过改变输入电压的频率和电压来控制电机的转速和扭矩。
传统的电机调速方法是通过改变电源电压或改变电机的电磁极数来实现。
而变频器则通过电子器件将交流电转换为直流电,然后再将直流电通过逆变器转换为可调频的交流电供给电机。
通过调整变频器的输出频率和电压,可以精确地控制电机的转速和扭矩。
二、功能1. 调速功能:通过改变变频器的输出频率,可以实现电机的平稳调速。
不同的工业领域对电机的转速要求不同,变频器电机调频可以满足不同工况与负载的要求,提高设备运行效率和节能降耗的目的。
2. 启动功能:变频器电机调频具有柔性启动功能,可以实现电机从零速启动,避免了传统电机启动时的冲击和压力,减少了设备的机械磨损。
3. 制动功能:变频器电机调频可以通过改变变频器的输出电压,实现电机的快速制动,有效控制设备的制动时程,提高设备的安全性。
4. 降噪功能:变频器电机调频通过减小电机的转速,降低了噪音产生的频率和振幅,减少了对工作环境和人员的干扰。
三、工业应用变频器电机调频在工业领域中有着广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1. 机械设备行业:如风机、水泵、空压机等。
变频器电机调频可以根据实际需要调整电机转速,避免了传统固定转速的限制,提高了设备的效率和稳定性。
2. 电梯行业:变频器电机调频可以实现电梯的平稳运行和准确的停靠,提高了乘坐的舒适性和安全性。
3. 制造业:如机床、注塑机等。
变频器电机调频可以通过改变电机的转速和扭矩,实现工件的精确加工和成型。
4. 矿山行业:如输送机、破碎机等。
变频器电机调频可以根据不同的工况要求,调整电机的运行状态,提高设备的稳定性和出力效率。
总结:变频器电机调频通过调节变频器的输出频率和电压,可以控制电机的转速和扭矩,实现精确的运行控制。
交流异步电动机变频调速原理:变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
交-直部分整流电路:由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。
对于380V的额定电源,一般二极管反向耐压值应选1200V,二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
(二)变频器元件作用电容C1:是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压,必须加以滤波,变压器是一种常见的电气设备,可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压,也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻:有三个作用,一过电压保护,二耐雷击要求,三安规测试需要.热敏电阻:过热保护霍尔:安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。
选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻:作用是防止开机上电瞬间电容对地短路,烧坏储能电容开机前电容二端的电压为0V;所以在上电(开机)的瞬间电容对地为短路状态。
如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间,则相当于380V电源直接对地短路,瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。
一般而言变频器的功率越大,充电电阻越小。
充电电阻的选择范围一般为:10-300Ω。
储能电容:又叫电解电容,在充电电路中主要作用为储能和滤波。
PN端的电压电压工作范围一般在430VDC~700VDC 之间,而一般的高压电容都在400VDC左右,为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。
容量选择≥60uf/A均压电阻:防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容;因为二个电解电容不可能做成完全一致,这样每个电容上所承受的电压就可能不同,承受电压高的发热严重(电容里面有等效串联电阻)或超过耐压值而损坏。
变频电机工作范围变频电机是一种根据负载需求而改变电机转速的电动机。
它可以根据实际工作要求实时调整转速,从而提高能效和控制精度。
变频电机的工作范围是指它在实际工作中能够适应的转速范围。
本文将从不同角度探讨变频电机的工作范围及其应用。
一、变频电机的工作范围定义变频电机的工作范围指的是电机能够稳定运行的转速范围。
通常来说,变频电机的工作范围由最低转速和最高转速决定。
最低转速是指电机能够正常启动并保持稳定运行的最小转速,而最高转速则是指电机能够达到的最大转速。
二、变频电机的工作范围受限因素1. 电机的机械结构限制:电机的机械结构决定了其最大转速和最低转速。
过高的转速可能导致电机的叶片失去平衡,产生振动和噪音;过低的转速则可能导致电机无法正常工作,甚至无法启动。
2. 变频器的额定转速:变频电机通常需要与变频器配合使用,而变频器的额定转速会限制电机的最高转速。
因此,在选择变频电机时需要根据实际工作要求和变频器的额定转速进行匹配。
3. 网络电压波动:变频电机的工作稳定性和转速精度都受到网络电压波动的影响。
当网络电压波动较大时,可能导致电机无法正常工作或者转速偏差较大。
三、变频电机的应用范围1. 工业生产:变频电机广泛应用于各个行业的生产设备中,如机床、风机、泵等。
通过调整电机的转速,可以实现对设备的精确控制和能耗优化。
2. HVAC系统:变频电机在暖通空调系统中得到广泛应用。
通过调整风机的转速,可以根据实际需求进行精确控制,提高系统的能效和舒适性。
3. 电梯和升降机:变频电机在电梯和升降机中的应用也非常常见。
通过调整电机的转速,可以实现平稳启动和减速,提高乘坐舒适度。
4. 交通运输:变频电机广泛应用于交通运输领域,如电动汽车、高铁等。
通过调整电机的转速,可以实现车辆的高效运行和能耗优化。
5. 农业领域:在农业领域,变频电机也有广泛的应用。
例如,用于农业灌溉系统中的泵,可以根据实际需求调整转速,提高水泵的效率和节能效果。
四名词解释1.溜钩 [2]P241不同是指升降机构制动器在制动时,被吊物件滑行距离过长。
(是指天车手柄已扳回零位停止上升和下降,实现制动时,重物仍下滑,而且下滑距离很大,超出规定的允许值。
)2.频率【3】P207频率是指电动机正常工作时,所接交流电源每秒钟变化的数值。
3.继电器【2】P194当某些参数达到预定值时,能自动动作,从而使电路发生变化的电器称为继电器。
4.钢丝绳节距【1】P32是指钢丝绳中任何一股缠绕一周的轴向距离。
5.稳钩【1】P91不同天车司机在吊运过程中,把由于各种原因引起摇摆的吊钩或被吊物稳住称为稳钩。
(使摆动着的吊钩(或工作物)停于所需位置或使吊钩(或工作物)随起重机平稳运行的操作方法称为稳钩。
)6.钢丝绳安全系数钢丝绳的容许拉力与破断拉力之比称为安全系数。
7.上拱度。
[2]393不同即主梁在垂直平面的弯曲程度的指标。
即主梁最大拱高点与水平线之间的距离。
我国规定上拱度指标为L/1000。
(将梁预制成上拱形,把从梁上表面水平线至跨度中点上拱曲线的距离叫上拱度。
)8.额定起重量【2】P13起重机所允许吊起的最大重物或物料的质量称为额定起重量。
额定起重量不包括吊钩、吊环之类吊具的质量,但包括抓斗、电磁盘、料罐、盛钢桶之类可分吊具的质量。
9.零位保护就是控制器只有在零位时才能启动送电,因为只有控制器手柄在零位时,其零位触点才能闭合,启动电源才有接通的条件。
如果控制器手并不在零位,启动电路就不能接通,电动机不能接通电源而不能运转,用以保证控制器手柄不在零位时,不能送电启动,防止电动机自动运转可能发生事故。
10.顶隙一对齿轮啮合时,一个齿轮的齿顶圆到另一个齿轮的齿根圆之间的径向距离,称为顶隙11.限位开关又叫行程开关,它是控制机构行程的电气元件,其作用是保证机构在规定的距离范围内运行,设置在机构行程的终点。
12.轮压【1】P6不同天车的轮压是指桥架自重和小车处于极限位置时小车自重及额定起重量作用在大车车轮上的最大垂直压力。
变频器工作原理及维修知识变频器是一种电力电子设备,用于控制电动机的转速和输出功率。
它通过调整电源输入电压和频率来实现对电动机的控制。
变频器由电源、整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
变频器的工作原理如下:1.电源:提供电能,一般为交流电源,常见的为三相交流电。
2.整流器:将交流电转换为直流电,采用整流电路实现。
3.滤波器:对直流电进行滤波处理,消除波动和杂散。
4.逆变器:将直流电转换为交流电,通过逆变电路实现,控制交流电的频率和幅值。
5.控制电路:对逆变器进行控制,通过控制信号调整逆变器的输出频率和电压,从而控制电动机的转速和输出功率。
维修变频器时,需要注意以下几点:1.外部维修:检查变频器外部接线是否正确,是否松动或断开,检查变频器的接地是否良好,是否有电源故障等。
2.故障现象:根据用户提供的故障描述,分析故障原因可能性,对故障进行分类和归类,找到故障所在。
3.检查电源:检查电源电压是否正常,电源线路是否受损,检查电源模块是否正常,有无明显的烧毁痕迹。
4.检查驱动电路:检查驱动电路是否正常工作,有无明显的烧毁痕迹,检查电容、电阻、二极管等元器件的工作状态。
5.探测电路:检查探测电路是否正常工作,检查传感器的连接是否松动或断开,检查传感器的工作状态。
6.逆变器:检查逆变器是否正常工作,检查IGBT、电阻、电容等元器件的工作状态,是否有明显的烧毁痕迹。
7.控制电路:检查控制电路是否正常工作,检查芯片和电路板的工作状态,是否有明显的烧毁痕迹。
8.故障排除:根据检查结果,找到故障的具体原因,进行修复或更换故障元器件,重新测试变频器功能是否正常。
维修变频器需要具备一定的电子技术知识和工程经验。
在维修过程中,应注意安全,避免触电事故发生。
另外,维修过程中要有耐心,仔细排查,辨别故障的具体原因,对于复杂的故障可以寻求专业人员的帮助。
在维修完成后,还应进行功能测试,确保变频器能正常工作。
实际上就是一个逆变器它首先是将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调.变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向,随着电力电子技术的发展,交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟;变频器不仅调速平滑,范围大,效率高,启动电流小,运行平稳,而且节能效果明显;因此,交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统,越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域;一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分;1.整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源;整流电路一般都是单独的一块整流模块.2.平波电路平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压电流,一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量,故省去电感而采用简单电容滤波平波电路;3.控制电路现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心,从而实现全数字化控制;变频器是输出电压和频率可调的调速装置;提供控制信号的回路称为主控制电路,控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”;运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路变频器采取的控制方式,即速度控制、转拒控制、PID或其它方式4 逆变电路逆变电路同整流电路相反,逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断;从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压;各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均200V/60Hz50Hz或100V/60Hz50Hz,等等;通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”;为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电DC;把直流电DC变换为交流电AC的装置,其科学术语为“inverter”逆变器;由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器,变频器也可用于家电产品;使用变频器的家电产品中不仅有电机例如空调等,还有荧光灯等产品;用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率;但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率;汽车上使用的由电池直流电产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售;变频器的工作原理被广泛应用于各个领域;例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电;一、电机的旋转速度为什么能够自由地改变r/min电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,也可表示为rpm.例如:4极电机 60Hz 1,800 r/min,4极电机 50Hz 1,500 r/min,电机的旋转速度同频率成比例;本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机;感应式交流电机以后简称为电机的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率;由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的;由于该极数值不是一个连续的数值为2的倍数,例如极数为2,4,6,所以不适和改变该值来调整电机的速度;另外,频率是电机供电电源的电信号,所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制;因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备;n = 60f/p,n: 同步速度,f: 电源频率 ,p: 电机极数,改变频率和电压是最优的电机控制方法 ;如果仅改变频率,电机将被烧坏;特别是当频率降低时,该问题就非常突出;为了防止电机烧毁事故的发生,变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压,例如:为了使电机的旋转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V;例如:为了使电机的旋转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V; 如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题;变频器的故障率随温度升高而成指数的上升;使用寿命随温度升高而成指数的下降;环境温度升高10度,变频器使用寿命减半;因此,我们要重视散热问题啊在变频器工作时,流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的,不能忽视其发热所产生的影响;通常,变频器安装在控制柜中;我们要了解一台变频器的发热量大概是多少.可以用以下公式估算: 发热量的近似值=变频器容量KW×55 W在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的过流能力150% × 60s 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些; 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好;这时可以用估算: 变频器容量KW×60 W因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品.注意:如果有制动电阻的话,因为制动电阻的散热量很大, 因此最好安装位置最好和变频器隔离开, 如装在柜子上面或旁边等;那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢当变频器安装在控制机柜中时,要考虑变频器发热值的问题;根据机柜内产生热量值的增加,要适当地增加机柜的尺寸;因此,要使控制机柜的尺寸尽量减小,就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少;如果在变频器安装时,把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面,将会使变频器有70%的发热量释放到控制机柜的外面;由于大容量变频器有很大的发热量,所以对大容量变频器更加有效;还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体;这样效果也很好;变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的,横着放散热会变差的关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器, 都带有冷却风扇;同时,也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇;进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜; 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的,不能谁替代谁;二、其他关于散热的问题1.在海拔高于1000m的地方,因为空气密度降低,因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果;理论上变频器也应考虑降容,1000m每-5%;但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大, 所以也要看具体应用; 比方说在1500m的地方,但是周期性负载,如电梯,就不必要降容;2.开关频率:变频器的发热主要来自于IGBT,IGBT的发热有集中在开和关的瞬间; 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了;有的厂家宣称降低开关频率可以扩容,就是这个道理;3.矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的转矩提升功能是提高变频器的输出电压;然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能和其电流相对应的提高; 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量如励磁分量;"矢量控制"把电机的电流值进行分配,从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量如励磁分量的数值;"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应,进行优化补偿,在不增加电流的情况下,允许电机产出大的转矩;此功能对改善电机低速时温升也有效;三、变频器制动的情况制动的概念:指电能从电机侧流到变频器侧或供电电源侧,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能.动能由速度和重量确定其大小随着物体的运动而累积;当动能减为零时,该事物就处在停止状态;机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉;对于变频器,如果输出频率降低,电机转速将跟随频率同样降低;这时会产生制动过程.由制动产生的功率将返回到变频器侧;这些功率可以用电阻发热消耗;在用于提升类负载,在下降时, 能量势能也要返回到变频器或电源侧,进行制动.这种操作方法被称作"再生制动",而该方法可应用于变频器制动;在减速期间,产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉,而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做"功率返回再生方法";在实际中,这种应用需要"能量回馈单元"选件;四、怎样提高制动能力为了用散热来消耗再生功率,需要在变频器侧安装制动电阻;为了改善制动能力,不能期望靠增加变频器的容量来解决问题;请选用"制动电阻"、"制动单元"或"功率再生变换器"等选件来改善变频器的制动容量;当电机的旋转速度改变时,其输出转矩会怎样我们经常听到下面的说法:"电机在工频电源供电时2时,电机的起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些";如果用大的电压和频率起动电机,例如使用工频电网直接供电,就会产生一个大的起动冲击大的起动电流 3 ;而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值;所以变频器驱动的电机起动电流要小些;通常,电机产生的转矩要随频率的减小速度降低而减些减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明;通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩;当变频器调速到大于60Hz频率时,电机的输出转矩将降低;通常的电机是按50Hz60Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的;因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.T=Te,P<=Pe 变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降;当电机以大于60Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足;举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2;因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.P=UeIe变频器工作原理变频器主要由整流交流变直流、滤波、再次整流直流变交流、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的;1.电机的旋转速度为什么能够自由地改变1: r/min电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,也可表示为rpm.例如:2极电机 50Hz 3000 r/min4极电机 50Hz 1500 r/min结论:电机的旋转速度同频率成比例本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机;感应式交流电机以后简称为电机的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率;由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的;由于该极数值不是一个连续的数值为2的倍数,例如极数为2,4,6,所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度;另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制;因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备;n = 60f/pn: 同步速度f: 电源频率p: 电机极对数结论:改变频率和电压是最优的电机控制方法如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压过励磁,导致电机可能被烧坏;因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压;输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压;例如:为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V2.当电机的旋转速度频率改变时,其输出转矩会怎样1: 工频电源由电网提供的动力电源商用电源2: 起动电流当电机开始运转时,变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些;工频直接起动会产生一个大的起动起动电流;而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些;通常,电机产生的转矩要随频率的减小速度降低而减小;减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明;通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩;3.当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的;因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.T=Te, P<=Pe 变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降;当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足;举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2;因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.P=UeIe4.变频器50Hz以上的应用情况大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的;如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上;当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A.这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A.很显然输出功率不变.所以我们称之为恒功率调速.这时的转矩情况怎样呢因为P=wT w:角速度, T:转矩.因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小;我们还可以再换一个角度来看:电机的定子电压 U = E + IR I为电流, R为电子电阻, E为感应电势可以看出, U,I不变时, E也不变.而E = kfX, k:常数, f: 频率, X:磁通, 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小对于电机来说, T=KIX, K:常数, I:电流, X:磁通, 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.同时, 小于50Hz时, 由于IR很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通X为常数.转矩T和电流成正比.这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载转矩能力.并称为恒转矩调速额定电流不变-->最大转矩不变结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小.5.其他和输出转矩有关的因素发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力;载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值.降低载波频率, 电机的电流不会受到影响;但元器件的发热会减小;环境温度:就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值.海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑.以上每1000米降容5%就可以了.6.矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的1: 转矩提升此功能增加变频器的输出电压主要是低频时,以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失,从而改善电机的输出转矩;改善电机低速输出转矩不足的技术使用"矢量控制",可以使电机在低速,如无速度传感器时1Hz对4极电机,其转速大约为30r/min时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩最大约为额定转矩的150%;对于常规的V/F控制,电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加,这就导致由于励磁不足,而使电机不能获得足够的旋转力;为了补偿这个不足,变频器中需要通过提高电压,来补偿电机速度降低而引起的电压降;变频器的这个功能叫做"转矩提升"1;转矩提升功能是提高变频器的输出电压;然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能和其电流相对应的提高; 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量如励磁分量;"矢量控制"把电机的电流值进行分配,从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量如励磁分量的数值;"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应,进行优化补偿,在不增加电流的情况下,允许电机产出大的转矩;此功能对改善电机低速时温升也有效;变频器制动的情况1: 制动的概念指电能从电机侧流到变频器侧或供电电源侧,这时电机的转速高于同步转速;负载的能量分为动能和势能.动能由速度和重量确定其大小随着物体的运动而累积;当动能减为零时,该事物就处在停止状态;机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉;对于变频器,如果输出频率降低,电机转速将跟随频率同样降低;这时会产生制动过程.由制动产生的功率将返回到变频器侧;这些功率可以用电阻发热消耗;在用于提升类负载,在下降时, 能量势能也要返回到变频器或电源侧,进行制动;这种操作方法被称作“再生制动”,而该方法可应用于变频器制动;在减速期间,产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉,而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”;在实际中,这种应用需要“能量回馈单元”选件;2:怎样提高制动能力为了用散热来消耗再生功率,需要在变频器侧安装制动电阻;为了改善制动能力,不能期望靠增加变频器的容量来解决问题;请选用“制动电阻”、“制动单元”或“功率再生变换器”等选件来改善变频器的制动容量;3.当电机的旋转速度改变时,其输出转矩会怎样变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动时的起动转矩和最大转矩;我们经常听到下面的说法:“电机在工频电源供电时,电机的起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些”;如果用大的电压和频率起动电机,例如使用工频电网直接供电,就会产生一个大的起动冲击大的起动电流 ;而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值;所以变频器驱动的电机起动电流要小些;通常,电机产生的转矩要随频率的减小速度降低而减些减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明;通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩;当变频器调速到大于额定频率20%时,电机的输出转矩将降低通常的电机是按照额定频率电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的;因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.T=Te, P<=Pe 变频器输出频率大于额定频率时如我国的电机大于50Hz,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降;当电机以大于额定频率20%速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足;举例,额定频率为50Hz的电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2;因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.P=UeIe 摘要:本文介绍了变频器的工作原理和控制方式,文中遵循理论和实际相结合的原则,对变频器的工作原理和控制方式作了详细的对比和分析;变频器、控制方式、工作原理近年来,随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展,生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低,变频调速越来越被工业上所采用;如何选择性能好的变频其应用到工业控制中,是我们专业技术人员共同追求的目标;下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式:1 变频器的工作原理我们知道,交流电动机的同步转速表达式位:n=60 f1-s/p 1式中 n———异步电动机的转速;f———异步电动机的频率;s———电动机转差率;p———电动机极对数;由式1可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽;变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段;2变频器控制方式低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交—直—交电路;其控制方式经历了以下四代;f=C的正弦脉宽调制SPWM控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用;但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显着,使输出最大转矩减小;另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等;因此人们又研究出矢量控制变频调速;电压空间矢量SVPWM控制方式它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的;经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度;但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善;矢量控制VC方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制;其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制;通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制;矢量控制方法的提出具有划时代的意义;然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果;直接转矩控制DTC方式1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术;该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展;目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上;直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩;它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转。
简述电机变频器的结构一、引言电机变频器是现代工业中广泛应用的一种电力调节设备,它可以根据需要调节电机的转速和输出功率,提高生产效率,减少能源消耗。
本文将详细介绍电机变频器的结构及其各个部分的作用。
二、电机变频器的结构概述电机变频器主要由三个部分组成:整流器、逆变器和控制电路。
1. 整流器整流器是将交流电转换为直流电的设备。
在电机变频器中,整流器通常采用三相全波整流桥式整流电路。
这种整流方式可以将输入交流电转换为直流脉动信号,并通过滤波电路去除脉动信号中的高频成分,得到平滑的直流输出。
2. 逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的设备。
在电机变频器中,逆变器通常采用PWM技术(脉宽调制技术)。
这种技术可以通过对直流输入信号进行高频开关控制,产生各种不同形状和幅值的交流输出信号。
3. 控制电路控制电路是对整个系统进行控制和保护的核心部分。
它可以根据输入信号和设定参数对整流器和逆变器进行控制,实现电机的转速调节、输出功率调节、保护等功能。
控制电路还可以接受外部信号,实现远程控制和监测。
三、电机变频器的具体结构1. 整流器部分整流器部分由三相全波整流桥、滤波电容和直流输出端组成。
(1)三相全波整流桥:由六个二极管组成,用于将输入的三相交流电转换为直流脉动信号。
(2)滤波电容:用于去除直流脉动信号中的高频成分,得到平滑的直流输出。
(3)直流输出端:将平滑的直流输出供给逆变器部分。
2. 逆变器部分逆变器部分由高频开关管、驱动电路、输出滤波电路和交流输出端组成。
(1)高频开关管:通常采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等元件,用于对输入的直流信号进行高频开关控制。
(2)驱动电路:用于对高频开关管进行驱动和保护。
(3)输出滤波电路:用于去除逆变器输出信号中的高频成分,得到平滑的交流输出。
(4)交流输出端:将平滑的交流输出供给电机。
3. 控制电路部分控制电路部分由控制芯片、输入接口、输出接口、保护电路等组成。
变频器、减速机、电机、负载、转矩、转速之间的负载关系变频器、减速机、电机、负载,转矩、转速的关系是如何的呢,在我们工控过程中往往搞不清楚,到达谁决定谁,谁是本质的问题,今天我们就好好讨论下!1、首先说说变频器的,它是改变电源频率的器件,频率决定这电机的转速,属于调速的功能。
2、减速机,它的功能是降低电机的转速,同时能够提高输出转矩,由公式P=T*N,在负载相同情况下,减速机降低了输出转速,输出转矩就提高了。
有的同学在这里似乎有点乱,因为电机是有最大输出转矩的,怎么会随提高呢,我们以下面的表格来说明下:减速机对比我们假设电机额定功率转矩为7Nm,额定转矩1400r/min,负载转矩等于额定转矩为7Nm。
现在分析下电机侧和负载侧转矩和转速的对比,首先从负载侧开始,负载相同都等于7Nm,没有减速机(减速比为2)的情话下,负载转速等于电机转速1400;有减速机,负载转速等于电机转速的一般700,这里应该都没有问题。
再看下电机侧,没有减速机的电机侧的转矩和转速和负载侧一样;有减速机情况下,转速等于额定转速,由公式P=T*N,电机输出功率等于负载功率得知,电机此时输出的转矩等于负载转矩的一半3.5Nm。
由上面的例子可以看出增加减速机并非提高电机自身的输出转矩,而是提高了给负载侧的输出转矩。
通俗的讲就是添加减速机这个环节电机会更“省力”。
3、电机,电机一旦完成生产,它的额定转速、额定转矩、额定功率等参数就确定了,不能人文因素的改变。
这里有一个误区就是采用变频器调速时,经常误以为变频器可以调高输出转矩,电机有多大的力量是有其本身的结构决定的,而不是变频器。
在实际应用中经常发现采用变频器控制电机驱动负载会出现电机转不动的过载行为,很多人把问题都纠结在变频器上面。
电机带不带动负载就两个方面,一就是电机功率太小,二就是负载太大,简单说就是不匹配的问题。
这里还是要强调下:1电机的实际输出转矩由负载决定。
2电机能够输出的转矩由电机结构决定。
变频调速的原理及应用变频调速是一种通过改变电机的输入电压和频率来实现电机转速调节的技术。
它利用可调变频器将电源的交流电通过整流、滤波、逆变等电路转换为直流电,然后经过可调变频器进行变频调节,最后再通过逆变器将调节后的直流电转换为交流电供给电机。
变频调速的原理主要包括四个部分:电源模块、整流滤波模块、逆变模块和控制模块。
电源模块将电网交流电转换为直流电供给整流滤波模块,整流滤波模块将直流电转换为稳定的直流电,逆变模块将直流电转换为交流电,并根据控制信号进行频率和电压的调节,控制模块对逆变模块进行控制,通过处理控制信号和反馈信号实现电机转速的控制。
变频调速技术具有以下几个主要的应用:1.工业生产控制:变频调速技术广泛应用于各种工业生产设备中,如风机、水泵、压缩机等。
通过改变电机的输入电压和频率,实现电机的转速调节,可以满足不同工况下的生产需求,提高生产效率和能源利用率。
2.交通运输领域:变频调速技术在交通运输领域的应用主要体现在电动车辆中。
通过调节电机的转速,实现电动车辆的加速、减速和定速巡航等功能,提高电动车辆的驾驶性能和行驶里程。
3.制冷空调领域:变频调速技术在制冷空调领域的应用主要体现在压缩机的调速上。
通过调节压缩机的转速,实现制冷系统的容量调节,可以根据室内温度和负荷变化进行动态调节,提高能源利用率和舒适度。
4.机器人和自动化设备:变频调速技术在机器人和自动化设备中的应用越来越广泛。
通过调节电机的转速和扭矩,实现机器人和自动化设备的精确操作和运动控制,提高生产效率和产品质量。
总之,变频调速技术通过改变电机的输入电压和频率,实现电机转速的调节,广泛应用于工业生产控制、交通运输、制冷空调、机器人和自动化设备等领域,提高设备性能和能源利用效率,促进工业和社会的可持续发展。
变频器及其供给的电机作者:行武奇文摘:本文通过对变频器的控制特点及电机的特性分析,研究了变频器对电机的影响,并从电压峰值、噪音等方面对变频器控制电机这一系统进行了全面的分析,最后提出了解决问题的几项具体措施。
Abstract: This paper will analyses the inverter controlling characteristics and the property of motors, investigate the affect of inverters on motors, also the system of inverters controlling motors on voltage spike, noise etc., and finally put forward the measures to solve related downsides.关键词:电机,变频器,故障,解决方案,结论Keywords: motor, inverter, use, failure, solution, conclusion1 变频器日益增长的用量20世纪80年代,人们长期以来渴望通过电子技术调节交流(AC)感应电机的速度已成为现实。
称之为调速驱动装置,变频驱动装置或简单的变频器,由于自身的许多优点,迅速占领了市场。
这种电子控制装置的市场销售量一直以每年超过30%的速度攀升。
设备制造商和成套设备工程师很快瞄准这些设备易于将机械设备的速度与过程需求及变量相匹配的优点。
现代驱动装置能够控制起动电流,保持精确的速度设定,换速快捷,控制反转和制动迅速,所有这些优点使各类机械设备效率提高,改善了质量和适应性,而且故障率很低。
在适当的时间,适当的地方,多台机器适当数量的部件可以很好地协调工作。
另一个突出优点就是潜在的节能优势。
可变力矩载荷,如风扇和泵,通过机械手段改变其输出,现在仅需要增加一台变频器就可以调节电机速度,减少能量输入25—50%。
这种驱动装置还可以在系统处于调节状态时,连续改变其速度以保持预期状态。
现在,变频器的用途日益扩大,几乎可用于所有的加工机械设备:金属制品机械,木工机械,化工机械,水处理系统,运输机械,加热系统,制冷系统,冷藏装置,起重机械及工、商业过程。
由于许多明显的优点,变频驱动装置的用量数以百万计,而且这一数目还会有大的增长。
2 变频器如何影响电机每一个突出的技术优点都会有一些缺点。
早期的变频器会引起电机温度升高许多,一旦不匹配很容易烧毁电机;由于新的晶体管装置和软件设法将这些缺陷最小化,而且特别强调电机的绝缘系统,现在,可以设计出专门采用这些新型电源运转的电机。
新的隔离双栅极晶体管(IGBT)脉宽调置(PWM)变频器能够输出很高的开关频率,电压改变迅速,产生瞬间电压峰值(可能会击穿电机绝缘材料上的针孔,引起短路,过早引发电机故障),因此,绝缘系统必须完善以防这类不期而遇而且耗费较大的故障出现。
其它问题包括电机噪音增大,轴承故障率高。
下面的部分将强调这些事项,并介绍如何通过正确选择驱动装置和应用工程理论使这些问题最小化。
3 建议方案3.1 变频器峰值阻抗德国Baldor公司生产的变频器峰值阻抗(ISR)电线比标准电线的电阻高了100倍,可以抑制迅速升高的电压峰值和频率迅速升高的变频器脉冲。
Baldor公司已将此先进技术应用于所有的变频器驱动电机、矢量驱动电机及所有20马力以上标准电机。
3.2 引线长度最佳安装方案是将变频器和电机放置得非常靠近。
一般地说,如果离电源不超过15英尺,那么,反射波电压的影响没有多大。
但是,随着距离的增加,电机端的电压就会升高,而且大于绝缘系统的设计电压。
有一台设备用一个变频器驱动30台电机。
虽然第一台电机的电压为460伏,但最后一台距离1000英尺,电压高达2000伏。
解决这个问题的最好办法就是首先不要产生距离,尽可能使变频器和电机靠近。
3.3 负载阻抗/低通滤波器有些具体应用中需要将电机控制系统分开一段距离。
一些工厂里,电机可以在恶劣环境中工作,但控制系统不能,因此,必须使电机控制中心(MCC)与电机隔离一段距离。
输送装置经常用一个变频器来控制沿着输送装置安放的多个电机,这种情况下,输送装置的长度使电机与控制系统间产生了距离。
由于快速功率晶体管开关频率和反射波反而会影响电机绕组绝缘装置,所以这样的长距离可能引起电机的故障。
大多数自动化设备制造商都选隔离双栅极晶体管为电源装置,因为其开关时间快,在开关频率超出听觉频率范围时,功率消耗量小。
现在的隔离双栅极晶体管开关时间可以达到100—200毫微秒。
用于DC总线电压约650伏的480伏控制系统时,电压随时间的变化率(dv/dt)超过7500伏/微妙。
这么高的dv/dt电压峰值会使与之相连的电机绕组电压超过绝缘极限,产生故障。
反射电压波形是开关时间和从控制系统到电机的电缆长度的函数。
电缆的用途是传输线路,两端的阻抗不匹配,这就会引起高频脉宽调置波形上的前沿部分沿着其来的方向反射回去。
这些波互相碰撞时,前沿侧的波形叠加起来,引起所说的“电压过击”。
在一个交流480伏的系统中,在电机端发现电压峰值1200—1500伏或更高是很平常的事。
更高电压的驱动装置(575/600)就可以演示出这些电压级甚至更高水平。
3.3.1 负载电抗器这些负载电抗器增大了变频器与电机间电线的电感,这样就放慢了电压的升高速度,减小了电机绝缘系统的压力。
电抗器一般用其阻抗值来确定规格,它对于抑制电压和电流的增大颇为有益,在变频器输出端发生短路时还会对变频器起到保护作用,抑制电流突增可以使变频器在电流超过变压器额定值之前关闭。
如过使用电抗器,则不论是单台还是多台电机,电抗器都应靠近变频器。
3.3.2低通滤波器低通滤波器会在变频器与电机间形成电感、电容和电阻的综合效果,而且在行程很长的情况下(50至几千英尺)可以用来控制反射波电压。
多数情况下,低通滤波器应调整到电线的自然频率。
3.4 规格过小/大所有的变频器都要比纯正弦波使电机产生的热量多。
老式的六级变频器更是如此。
脉宽调置(PWM)变频器产生的热量较少,多数情况下,允许功率接近的匹配。
但是,有些变频器供电的电机,即使是60赫兹,都不能在满载情况下运行。
如果电机温升为F级或服务系数为1.0,则应特别注意。
要么减小这些电机的载荷,要么升入设定值更高的一级。
用于变频器的电机应当采取F或H级绝缘,但在满载时,运行仅采用B级升压,服务系数为1.15。
如果周围环境温度较高或工作位置海拔高(大于3300英尺),也要减小额定值。
3.5 轴接地保护转子中的变频器感应电压可使轴承的寿命减少约80%或更高。
绝缘轴承可以强制转子电压通过负载导出,但还是对轴承有潜在的损害。
3.6 噪音与开关频率变频器供电的电机比线路直接供电的电机产生更大的可听见噪音。
要减小这一影响,就要采用隔离双栅极晶体管变频器以使噪音的频率升到比人类听觉高的范围内,但这样做却引起了绝缘系统的故障。
这二者是相互牵制,相反相称。
最佳开关频率就是降低噪音的可能的最小设定值,其范围为2—5千赫,尽量避免8—10千赫的频率。
如若难以办到,应采用电抗器,低通滤波器,并考虑轴接地。
4 可靠性设计4.1 应用工程学要装配成功的设备,关键就是要尽可能多地了解具体的应用情况以便正确选定电机和控制系统的规格。
(1)了解电机驱动的载荷为那一类:可变力矩恒定力矩恒定马力风扇输送装置机床离心泵搅拌机离心机鼓风机电梯起重机研磨机压缩机(2)了解总的速度范围:2至1,3至1,10至1,100至1......(3)了解总的引线长度—电机与控制系统之间的总电线:短(不足5英尺),中、长(超过200英尺)。
如故可能的话,改变地板平面,使电线长度变短。
(4)了解环境:是否干净,凉爽,干燥,无灰尘?也许都不。
重要事项包括海拔,环境温度,湿度,冲洗,化工,爆炸液体或尘埃等。
这些因素对于正确选用变频器、电机、连线、附件及保护装置都是非常重要的,同样也非常有益于首次使用和以后的可靠性。
4.2 选择合适的电机正确选择电机以便与具体应用需求相匹配。
4.3 调节变频器变频器工作极限值应该只能根据具体工作将实际特点编入程序。
切勿在保护范围之外的工作,以免对电机或变频器造成损坏,产生不必要的故障。
4.4 最小和最大速度极限驱动装置动作不得比要求的慢。
满载时低速运行,电机可能会过热。
变频器应有可编程设定点,以防低于该极限值。
要特别注意60赫兹以上高速运行的情况,特别是力矩可变的载荷。
超速仅25%就会使驱动系统的负荷增大到二倍,马上就会出现问题。
只对所需速度编程,并将其余的锁定在外。
4.5 开关频率隔离双栅极晶体管(IGBT)变频器发明的目的就是要提高脉宽调置(PWM)驱动装置每秒钟的脉冲数,原因就是要更近似地模拟一个正弦波,减少电机的发热和噪音。
但是,一些装置的开关频率最高可以设定到20,000赫兹,这样一来,噪音就高于人类的听觉范围,也使得线圈电压脉冲达到正常工作时(2,000赫兹)的10倍,绝缘装置发生故障的时间缩短为正常值的1/10。
通常情况下,以最低频率试着起动设置,然后逐步增加直止噪音不再成问题。
4.6 加速度/减速度应当避免猛烈的起动和应急制动。
最大电压下的最大电流对于电机或变频器的预期寿命没有多大意义。
软起动和制动可使设备寿命延长。
4.7 电机电流编程大多数现代变频器都有内置式过载保护装置。
将电机的满载电流(FLA)和空载电流(NLA)编程输入变频器,这样就可以调整过载继电器(在电机被损坏之前关闭系统)的触发点。
4.8 反向锁定在外一些被驱动的载荷或机器不能或不允许反向运行。
对基本载荷或机器方向进行编程,将相反方向锁定在外以防对整系统的破坏。
4.9 跳越频率有时侯,当电机的速度与所驱动的载荷达到共振时,系统内部就会产生很大的噪音或振动。
变频器有这样的功能,可以将这一点编出程序之外,为的是输出可以跳过这一频率,电机工作也不会处于这一频率点。
4.10 安装事项(1)电机与变频器之间的距离保持最小。
如果必须将二者分开,在二者之间选一个负载阻抗和一个低通滤波器。
(2)监控电机的温度。
在电机上装一个温度自动调节器就可以防止过载或过低速度引起大的故障。
(3)接地非常重要。
电机和变频器应当为相同的接地势能,而且这一共用接地端应真正接地。
变频器和电机的电压参考不同时会发生故障。
(4)负载阻抗可以用做线性阻抗。
有时侯,建筑内的其它设备(比如说压缩机)或电力公司电容器组的开关会产生供电电压峰值,进而引起变频器过压关闭。
线性/负载阻抗可以降低峰值的大小,使驱动器继续工作。
5 结论抓住现代驱动装置的优点及效率的提高不再需要反复试验。