使用變頻器的目的和優點

2022-08-26 19:15:05 字數 4687 閱讀 1543

變頻調速已被公認為是最理想、最有發展前途的調速方式之一,採用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的,一是為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高裝置自動化程度、提高生活質量及改善生活環境等要求;二是為了節約能源、降低生產成本。使用者根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同型別的變頻器。

正確選擇通用型變頻器對於傳動控制系統能夠的正常執行是非常關鍵的,首先要明確使用通用變頻器的目的,按照生產機械的型別、調速範圍、速度響應和控制精度、起動轉矩等要求,充分了解變頻器所驅動的負載特性,決定採用什麼功能的通用變頻器構成控制系統,然後決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應是既要滿足生產工藝的要求,又要在技術經濟指標上合理。若對通用變頻器選型、系統設計及使用不當,往往會使同用變頻器不能正常執行、達不到預期目標,甚至引發裝置故障,造成不必要的損失。

另外,為了確保通用變頻器長期可靠的執行,變頻器地線的連線也是非常重要的。

1、變頻器的功能和用途

變頻器和交流電機構成的可調速傳動稱為變頻器傳動,其功能用途如下。其中可能互為關聯,實際上無明確分類,見下表,僅供參考。

2、變頻器選用件的特點和應用

眾所周知,電機的轉速和電源的頻率是線性關係。變頻器就是利用這一原理將50hz的市電通過整流和逆變轉換為頻率可調的電源。由於變頻器是通過cpu產生6組脈寬可調的spwm波控制三相的6組功率元件導通/關斷,從而形成電壓、頻率可調的三相輸出電壓。

其輸出電壓和輸出電流是由spwm波和三角載波的交點產生的,不是標準的正弦波,包含較強的高次諧波成分,對電網上的其他裝置產生很強的干擾,甚至造成不能使用。

為了減小變頻器對其他裝置和電網的干擾,同時防止電網其他干擾源對變頻器的干擾,需要在變頻器的輸入、輸出端增加濾波器、電抗器等抗干擾裝置,為此森蘭公司推出適用與不同規格變頻器的濾波器、電抗器、制動電阻和制動單元,方便使用者使用。

變頻器選用件的特點和應用

1 交流電抗器

串聯在電源與變頻器輸入側,用於抑制輸入電流的高次諧波,減少電源浪湧對變頻器的衝擊,改善三相電源的不平衡性,提高輸入電源的功率因數(提高到0.75-0.85)。

建議在下列情況下使用輸入交流電抗器:

變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為101以上;

同一電源上接有閘流體裝置或帶有開關控制的功率因數補償裝置;

三相電源的電壓不平衡度較大(≥3%);

由於交流電抗器體積較大,成本較高,變頻器功率>30kw時才考慮配置交流電抗器。

2 直流電抗器

直流電抗器串聯在直流中間環節母線中(端子p1、p+之間)。主要是減小輸入電流的高次諧波成分,提高輸入電源的功率因數(提高到0.95)。

此電抗器可與交流電抗器同時使用,變頻器功率>30kw時才考慮配置。

3 濾波器

在變頻器輸入、輸出電路中,有許多高頻諧波電流,濾波器用於抑制變頻器產生的電磁干擾雜訊的傳導,也可抑制外界無線電干擾以及瞬時衝擊、浪湧對變頻器的干擾。根據使用位置的不同可以分為輸入濾波器和輸出濾波器。

輸入濾波器有2種,線路濾波器和輻射濾波器:

(1)線路濾波器串聯在變頻器輸入側,由電感線圈組成,通過增大電路的阻抗減小頻率較高的諧波電流;在需要使用外控端子控制變頻器時,如果控制迴路電纜較長,外部環境的干擾有可能從控制迴路電纜侵入,造成變頻器誤動作,此時將線路濾波器串聯在控制迴路電纜上,可以消除干擾。

(2)輻射濾波器併聯在電源與變頻器輸入側,由高頻電容器組成,可以吸收頻率較高具有輻射能量的諧波成分,用於降低無線電雜訊。線路濾波器和輻射濾波器同時使用效果更好。

輸出濾波器串聯在變頻器輸出側,由電感線圈組成,可以減小輸出電流中的高次諧波成分,抑制變頻器輸出側的浪湧電壓,同時可以減小電動機由高頻諧波電流引起的附加轉矩。注意輸出濾波器到變頻器和電機的接線盡量縮短,濾波器亦應盡量靠近變頻器。

4 制動電阻和制動單元

在變頻器停止和降速時,由於電機的慣性,電機會處於再生制動狀態,產生再生能量回饋給直流迴路,消耗在內建制動電阻上,如果減速時間設定較短,造成直流母線電壓公升高過快,能量來不及消耗掉,可能超過電容的耐壓或開關元件的容許電壓,會造成變頻器損壞。因此生產廠家為不同規格的變頻器配備制動電阻或制動單元。使用者在使用變頻器時將制動電阻(p、db)或制動單元(p、n)連線在直流母線兩端,以便在直流母線電壓公升高到一定時,通過制動電阻或制動單元消耗掉多餘的能量,保護變頻器。

制動電阻與使用電機的飛輪轉矩有密切關係,而電機的飛輪轉矩在執行時是變化的,因此準確計算制動電阻比較困難,而且沒有必要,通常情況是採用經驗公式取乙個近似的值。

制動電阻r>=2ud/ie ud=700v

ie:變頻器額定電流

制動電阻p>=a ud2/ie

a為常數,電機容量小時取小,反之取大。

一般情況下,選用合適的制動電阻即可,如果電機功率較大,為了提高變頻器在減速時的制動能力,同時使用合適的制動電阻和制動單元,效果較好。

5 漏電保護器

在變頻器輸入、輸出引線和電機內部均存在分布電容,且森蘭變頻器為低雜訊型,使用的載波頻率較高。因此變頻器的對地漏電流較大(大容量機種更為明顯),有時會導致保護電路誤動作。遇到上述問題時,除適當降低載波頻率,縮短引線外,還應安裝漏電保護器。

當使用漏電保護器時,應注意以下幾點:

漏電保護器應設於變頻器的輸入側,置於空氣開關(無熔絲斷路器)之後較為合適;漏電保護器的動作電流應大於該線路在工頻電源下不使用變頻器時漏電流(線路、無線電雜訊濾波器、電機等漏電流的總和)的10倍。

3、使用變頻器的優點

(1)變頻調速的節能

由於採用變頻調速後,風機、幫浦類負載的節能效果最明顯,節電率可達到20%~60%,這是因為風機水幫浦的耗用功率與轉速的三次方成比例,當使用者需要的平均流量較小時,風機、水幫浦的轉速較低,其節能效果也是十分可觀的。而傳統的擋板和法門進行流量調節時,耗用功率變化不大。由於這類負載很多,約佔交流電動機總容量的20%~30%,它們的節能就具有非常重要的意義。

對於一些在低速執行的恆轉矩負載,如傳送帶等,變頻調速也可節能。除此之外,原有調速方式耗能較大者(如繞線轉子電動機等),原有調速方式比較龐雜,效率較低者(如龍門刨床等),採用了變頻調速後,節能效果也很明顯。

(2) 變頻調速在電動機執行方面的優勢

變頻調速很容易實現電動機的正、反轉。只需要改變變頻器內部逆變管的開關順序,即可實現輸出換相,也不存在因換相不當而燒毀電動機的問題。

變頻調速系統起動大都是從低速開始,頻率較低。加、減速時間可以任意設定,故加、減速時間比較平緩,起動電流較小,可以進行較高頻率的起停。

變頻調速系統制動時,變頻器可以利用自己的制動迴路,將機械負載的能量消耗在制動電阻上,也可回饋給供電電網,但回饋給電網需增加專用附件,投資較大。除此之外,變頻器還具有直流制動功能,需要制動時,變頻器給電動機加上乙個直流電壓,進行制動,則無需另加制動控制電路。

(3) 以提高工藝水平和產品質量為目的的應用

變頻調速除了在風機、幫浦類負載上的應用以外,還可以廣泛應用於傳送、捲繞、起重、擠壓、工具機等各種機械裝置控制領域。它可以提高奇特的產成品率,延長裝置的正常工作週期和使用壽命,使操作和控制系統得以簡化,有的甚至可以改變原有的工藝規範,從而提高了整個裝置控制水平。

使用變頻器的優點

4、常見機械及其負載特性

5、變頻器基頻設定引數的概念

一、基頻引數的概念

變頻器基頻引數的示意圖如圖:

圖1 基頻以下,變頻器的輸出電壓隨輸出頻率的變化而變化,v/f=常數,適合恆轉矩負載特性。

基頻以上,變頻器的輸出電壓維持電源額定電壓不變,適合恆功率負載特性。

二、如何設定基頻

基頻引數設定應該以電動機的額定引數設定,而不能根據負載特性設定,即使電動機選型不適合負載特性,以必須盡量遵循電動機的引數,否則,容易過流或過載。

例如:如果電機的額定工作頻率為50hz,基頻應設定為50hz;如果電機的額定工作頻率為60hz,基頻應設定為60hz;如果電機的額定工作頻率為100hz,基頻應設定為100hz。

如果電動機選擇專用的交流變頻電機,電機一般都標註恆轉矩、恆功率調速範圍。如果標註5~100hz為恆轉矩,100~150hz為恆功率,基頻應該設定為100hz。

三、基頻設定的注意點

基頻引數直接反映變頻器輸出電壓和輸出頻率的關係,如果設定不當容易造成電動機的過流或過載。如圖2所示。

圖2 如圖2所示,一台交流電動機的額定工作頻率為50hz,額定電壓380v。

如果變頻器的基頻設定低於50hz(如基頻1),v/f比例高,同等頻率的輸出電壓高,輸出電流高,在啟動時,容易造成過流。

如果變頻器的基頻設定高於50hz(如基頻2),v/f比例低,同等頻率的輸出電壓低,輸出電流低,在啟動時,容易造成無法啟動而過載

誤區1、使用變頻器都能節電

一些文獻宣稱變頻調速器是節電控制產品,給人的感覺是只要使用變頻調速器都能節電。

實際上,變頻調速器之所以能夠節電,是因為其能對電動機進行調速。如果說變頻調速器是節電控制產品的話,那麼所有的調速裝置也都可以說是節電控制產品。變頻調速器只不過比其它調速裝置效率和功率因數略高罷了。

變頻調速器能否實現節電,是由其負載的調速特性決定的。對於離心風機、離心水幫浦這類負載,轉矩與轉速的平方成正比,功率與轉速的立方成正比。只要原來採用閥門控制流量,且不是滿負荷工作,改為調速執行,均能實現節電。

當轉速下降為原來的80%時,功率只有原來的51.2%。可見,變頻調速器在這類負載中的應用,節電效果最為明顯。

對於羅茨風機這類負載,轉矩與轉速的大小無關,即恆轉矩負載。若原來採用放風閥放走多餘風量的方法調節風量,改為調速執行,也能實現節電。當轉速下降為原來的80%時,功率為原來的80%。

比在離心風機、離心水幫浦中的應用節電效果要小得多。對於恆功率負載,功率與轉速的大小無關。水泥廠恆功率負載,如配料皮帶秤,在設定流量一定的條件下,當料層厚時,皮帶速度減慢;當料層薄時,皮帶速度加快。

變頻調速器在這類負載中的應用,不能節電。

使用變頻器的目的和優點

變頻調速已被公認為是最理想 最有發展前途的調速方式之一,採用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的,一是為了滿足提高勞動生產率 改善產品質量 提高裝置自動化程度 提高生活質量及改善生活環境等要求 二是為了節約能源 降低生產成本。使用者根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同型別的變頻器。正確選擇通...

使用變頻器的目的和優點

變頻調速已被公認為是最理想 最有發展前途的調速方式之一,採用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的,一是為了滿足提高勞動生產率 改善產品質量 提高裝置自動化程度 提高生活質量及改善生活環境等要求 二是為了節約能源 降低生產成本。使用者根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同型別的變頻器。正確選擇通...

變頻器的使用注意事項

變頻器的使用注意事項 常見故障分析及維護保養 概述變頻器的英文譯名是vfd variable frequency drive 是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。由於變頻器能適應生產工藝的多方面要求,交流變頻調速技術已經上公升為工業自動化...