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不同負(fù)載對(duì)變頻器和電機(jī)匹配的要求及工作原理

時(shí)間:2020-04-16    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     

不同負(fù)載對(duì)變頻器和電機(jī)匹配的要求

    首先看電機(jī)拖動(dòng)的是什么負(fù)載,如果是有專用型的,就要選用專用型的變頻器,如果沒有,就選通用型的變頻器;


    其次,就是看電機(jī)的額定電流,變頻器的輸出電流,要比電機(jī)的額定電流稍微大一些為佳;比方說,電機(jī)的額定電流為35A,15KW的變頻器差不多是可以滿足使用要求的,但可以是放大一檔,選用18.5KW的變頻器,這樣可以保證變頻器經(jīng)久耐用。


    我們可以將生產(chǎn)機(jī)械分為恒功率負(fù)載、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載等三種類型,不同的負(fù)載類型對(duì)變頻器的要求不盡相同,我們應(yīng)按照具體情況合理匹配。


    1、恒功率負(fù)載


    機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩,大體與轉(zhuǎn)速成反比,屬于恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí),受機(jī)械強(qiáng)度的制約,在低速下將變化為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)整速度時(shí),為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速;而在弱磁調(diào)速時(shí)為恒功率調(diào)速。


    2、風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載


    風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等設(shè)備隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng),隨著轉(zhuǎn)速的減小,轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小,負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比相關(guān)性。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí),利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量,可以大幅節(jié)電。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)過快,因而不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。


    3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載


    任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí),低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大,并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行,應(yīng)該考慮電機(jī)的散熱性能,避免電機(jī)因溫升過高而燒毀。


    我們可以將生產(chǎn)機(jī)械分為恒功率負(fù)載、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載等三種類型,不同的負(fù)載類型對(duì)變頻器的要求不盡相同,我們應(yīng)按照具體情況合理匹配。


標(biāo)簽: 變頻器
變頻器 不同負(fù)載對(duì)變頻器和電機(jī)匹配的要求_變頻器

變頻器的節(jié)電原理

  一直都聽別人說變頻器能省電,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(shí)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(gè)疑問:
  1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下,一個(gè)使用變頻器,一個(gè)沒有,同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?
  2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率,轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ),有變頻器的那個(gè)能省多少電?
  3、同樣的條件,空載狀態(tài)下能省多少,這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多?
  答:變頻器可以省電這是不可磨滅的事實(shí),在某些情況下可以節(jié)電40%以上,但是某些情況還會(huì)比不接變頻器浪費(fèi)!
  變頻器是通過輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的,拖動(dòng)轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速?zèng)]有多大變化,即便是降低電壓,也不會(huì)很多,所以節(jié)能很微弱,但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了,當(dāng)需要較小的風(fēng)量時(shí)刻,電機(jī)會(huì)降低速度,我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比,所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降,節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上,就會(huì)因?yàn)樵诜党淌褂弥苿?dòng)電阻白白浪費(fèi)很多電能反而更廢電(公眾號(hào):泵管家)。
  當(dāng)然,如果環(huán)境要求必須調(diào)速,變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場(chǎng)合變頻器不會(huì)省電,只能改善功率因數(shù)。
  1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下,一個(gè)使用變頻器,一個(gè)沒有,同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?
  答:對(duì)于這種情況,變頻器只能改善功率因數(shù),并不能節(jié)省電力。
  2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率,轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ),有變頻器的那個(gè)能省多少電?
  答:如果使用了自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行,這個(gè)時(shí)刻變頻器能降壓運(yùn)行,可以節(jié)省部分電能,但是節(jié)電不明顯。
  3、同樣的條件,空載狀態(tài)下能省多少,這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多?
  答:拖動(dòng)型負(fù)載空載狀態(tài)也節(jié)省不了多大的電能。
  比如關(guān)于“閉環(huán)控制”如是說。我認(rèn)為有討論的空間。文中的閉環(huán)概念太狹義了。閉環(huán)控制不僅僅是轉(zhuǎn)速傳感器反饋才算數(shù)。矢量控制時(shí)的頻率控制就是閉環(huán)控制,而且是裝置內(nèi)部的閉環(huán)控制,V/F控制才屬于開環(huán)控制,另外還有溫度、壓力、流量等等物理量的PID調(diào)節(jié)器反饋控制,都是閉環(huán)控制的范疇。而且都是可以通過變頻器調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。不應(yīng)該將閉環(huán)控制概念解釋得那么窄。
  再比如,制動(dòng)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。
  1.變頻不是到處可以省電,有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電。
  2.作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。
  3.變頻器在工頻下運(yùn)行,具有節(jié)電功能,是事實(shí)。但是他的前提條件是:
  第一,大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載;
  第二,裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持);
  第三,長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。
  除此之外,無所謂節(jié)不節(jié)電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運(yùn)行節(jié)能,就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委,你會(huì)巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應(yīng)用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。
  4.采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣?
  采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流為6~7倍,因此,將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩;對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器(公眾號(hào):泵管家),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負(fù)載起動(dòng)。
  5.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)。
  6.裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。
  變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的,上下的關(guān)系對(duì)通風(fēng)也是重要的,因此,對(duì)于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位,盡可能垂直安裝。
  7.不采用軟起動(dòng),將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以?
  在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過大的起動(dòng)電流(6~7倍額定電流),由于變頻器切斷過電流,電機(jī)不能起動(dòng)。
  8.電機(jī)超過60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意什么問題?
  (1)機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能(機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等)。
 ?。?)電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍,其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作(風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意)。
  (3)產(chǎn)生軸承的壽命問題,要充分加以考慮。
 ?。?)對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī),在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。
  9.變頻器可以傳動(dòng)齒輪電機(jī)嗎?
  根據(jù)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式不同,需要注意若干問題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通??煽紤]70~80Hz為最大極限,采用油潤(rùn)滑時(shí),在低速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。
  10.變頻器能用來驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)嗎?可以使用單相電源嗎?
  機(jī)基本上不能用。對(duì)于調(diào)速器開關(guān)起動(dòng)式的單相電機(jī),在工作點(diǎn)以下的調(diào)速范圍時(shí)將燒毀
  輔助繞組;對(duì)于電容起動(dòng)或電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式的,將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相,但對(duì)于小容量的,也有用單相電源運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。
  11.變頻器本身消耗的功率有多少?
  它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān),但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據(jù)此可推算損耗,但內(nèi)藏再生制動(dòng)式(FR-K)變頻器,如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去,功率消耗將變大,對(duì)于操作盤設(shè)計(jì)等必須注意。
  12.為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用?
  一般電機(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻,若速度降低則冷卻效果下降,因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱,必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,或采用容量大的變頻器與電機(jī)組合,或采用專用電機(jī)。
  13.使用帶制動(dòng)器的電機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么?
  制動(dòng)器勵(lì)磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作,將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動(dòng)器動(dòng)作。
  14.想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī),電機(jī)卻不動(dòng),清說明原因
  變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動(dòng),作為對(duì)策,請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn),甚至改善功率因數(shù),在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。
  15.變頻器的壽命有多久?
  變頻器雖為靜止裝置,但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件,如果對(duì)它們進(jìn)行定期的維護(hù),可望有10年以上的壽命。

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變頻器 變頻器的節(jié)電原理_變頻器

電磁干擾對(duì)變頻器的影響

  在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中,多采用微機(jī)或者控制技術(shù),在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過程中,一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問題。由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差,不符合EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),在采用變頻器后,產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾,往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常,因此需要采取下述必要措施。
 ?、倭己玫慕拥亍?font color="#0268CA">電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地,微機(jī)控制板的屏蔽地,應(yīng)單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議將、I/0接口屏蔽層與控制板的控制地相連。
  ②給微機(jī)控制板輸入加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等,可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外,在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,如周圍存在GSM、或者小靈通基站時(shí),可以對(duì)微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。
 ?、劢o變頻器輸入端加裝EMI濾波器,可以有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾,加裝輸入交流和直流電抗器,可以提高功率因數(shù),減小諧波污染,綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過100m的場(chǎng)合,需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器,解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線對(duì)地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對(duì)外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。值得注意的是在不添加交流輸出電抗器時(shí),如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,增大了輸出對(duì)地的分布,容易出現(xiàn)過流。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中一般采取其中的一種或者幾種方法。
  ④對(duì)模擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,建議盡量不要采用模擬控制,特別是控制距離大于1m,跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開關(guān)頻率量輸入輸出,可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí),建議一定采用屏蔽電纜,并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重,需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施??梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊,或者采用對(duì)v/f轉(zhuǎn)換光隔離,再采用頻率設(shè)定輸入的方法。

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