變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。
1.電機的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變?
電機旋轉(zhuǎn)速度單位:r/min每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù),也可表示為rpm.
例如:2極電機50Hz3000[r/min]
4極電機50Hz1500[r/min]
結(jié)論:電機的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例
感應(yīng)式交流電機(以后簡稱為電機)的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值(為2的倍數(shù),例如極數(shù)為2,4,6),所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機的速度。
另外,頻率能夠在電機的外面調(diào)節(jié)后再供給電機,這樣電機的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。
因此,以控制頻率為目的的變頻器,是做為電機調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。
n=60f/p
n:同步速度
f:電源頻率
p:電機極對數(shù)
結(jié)論:改變頻率和電壓是較優(yōu)的電機控制方法
如果僅改變頻率而不改變電壓,頻率降低時會使電機出于過電壓(過勵磁),導(dǎo)致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時,電壓卻不可以繼續(xù)增加,最高只能是等于電機的額定電壓。
例如:為了使電機的旋轉(zhuǎn)速度減半,把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz,這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V
2.當(dāng)電機的旋轉(zhuǎn)速度(頻率)改變時,其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣?
變頻器驅(qū)動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動。
電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大,而當(dāng)使用變頻器供電時,這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產(chǎn)生一個大的起動起動電流。而當(dāng)使用變頻器時,變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的,所以電機起動電流和沖擊要小些。
通常,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器,將改善電機低速時轉(zhuǎn)矩的不足,甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。
3.當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時,電機的輸出轉(zhuǎn)矩將降低
通常的電機是按50Hz電壓設(shè)計制造的,其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。(T=Te,P)
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時,電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。
當(dāng)電機以大于50Hz頻率速度運行時,電機負(fù)載的大小必須要給予考慮,以防止電機輸出轉(zhuǎn)矩的不足。
舉例:電機在100Hz時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速。(P=Ue*Ie)
4.變頻器50Hz以上的應(yīng)用情況
大家知道,對一個特定的電機來說,其額定電壓和額定電流是不變的。如變頻器和電機額定值都是:15kW/380V/30A,電機可以工作在50Hz以上。
當(dāng)轉(zhuǎn)速為50Hz時,變頻器的輸出電壓為380V,電流為30A。這時如果增大輸出頻率到60Hz,變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A,很顯然輸出功率不變.所以我們稱之為恒功率調(diào)速。
這時的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢?因為P=wT(w:角速度,T:轉(zhuǎn)矩)。因為P不變,w增加了,所以轉(zhuǎn)矩會相應(yīng)減小。
我們還可以再換一個角度來看:電機的定子電壓U=E+I*R(I為電流,R為電子電阻,E為感應(yīng)電勢)可以看出,U、I不變時,E也不變。而E=k*f*X,(k:常數(shù),f:頻率,X:磁通),所以當(dāng)f由50–>60Hz時,X會相應(yīng)減小
對于電機來說,T=K*I*X(K:常數(shù),I:電流,X:磁通),因此轉(zhuǎn)矩T會跟著磁通X減小而減小。同時,小于50Hz時,由于I*R很小,所以U/f=E/f不變時,磁通(X)為常數(shù),轉(zhuǎn)矩T和電流成正比。這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉(zhuǎn)矩)能力。并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速(額定電流不變–>最大轉(zhuǎn)矩不變)
結(jié)論:當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時,電機的輸出轉(zhuǎn)矩會減小。
5、其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素
發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力,從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。
載波頻率:一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以最高載波頻率,最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值.降低載波頻率,電機的電流不會受到影響,但元器件的發(fā)熱會減小。
環(huán)境溫度:就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值。
海拔高度:海拔高度增加,對散熱和絕緣性能都有影響。一般1000m以下可以不考慮.以上每1000米降容5%就可以了。
認(rèn)真做好的日常維護保養(yǎng)需要掌握以下幾點: 1.定期對變頻器進行除塵,重點是控制柜,變頻器散熱底座、變頻器主線接線端子排、變頻器下進風(fēng)口、上出風(fēng)口是否積塵或因積塵過多而堵塞。變頻器因本身散熱要求通風(fēng)量大,故運行一定時間以后,表面積塵十分嚴(yán)重,須定期清潔除塵。 2.將變頻器前門打開,仔細(xì)檢查交、直流母排有無變形、腐蝕、氧化,母排連接處螺絲有無松脫,各安裝固定點處堅固螺絲有無松脫,固定用絕緣片或絕緣柱有無老化開裂或變形,如有應(yīng)及時更換,重新緊固,對已發(fā)生變形的母排須校正后重新安裝。 3.對線路板、母排等除塵后,進行必要的防腐處理,涂刷絕緣漆,對已出現(xiàn)局部放電、拉弧的母排須去除其毛刺后,再進行處理。對已絕緣擊穿的絕緣板,須去除其損壞部分,在其損壞附近用相應(yīng)絕緣等級的絕緣板對其進行隔絕處理,緊固并測試絕緣并認(rèn)為合格后方可投入使用。 4.電氣控制柜內(nèi)風(fēng)扇運行及轉(zhuǎn)動是否正常,停機時,用手轉(zhuǎn)動,觀察軸承有無卡死或雜音,必要時更換軸承或維修。 5.對輸入、整流及逆變、直流輸入快熔進行全面檢查,發(fā)現(xiàn)燒毀及時更換。 6.中間直流回路中的器有無漏液,外殼有無膨脹、鼓泡或變形,安全閥是否破裂,有條件的可對電容容量、漏電流、耐壓等進行測試,對不符合要求的電容進行更換,對新電容或長期閑置未使用的電容,更換前須對其進行鈍化處理。濾波電容的使用周期一般為5年,對使用時間在5年以上,電容容量、漏電流、耐壓等指標(biāo)明顯偏離檢測標(biāo)準(zhǔn)的,應(yīng)酌情部分或全部更換。 7.對整流、逆變部分的、IGBT用進行電氣檢測,測定其正向、反向電阻值,并在事先制定好的表格內(nèi)認(rèn)真做好記錄,看各極間阻值是否正常,同一型號的器件一致性是否良好,必要時進行更換。 8.對控制柜內(nèi)的主及其它輔助接觸器進行檢查,仔細(xì)觀察各接觸器動靜觸頭有無拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平,發(fā)現(xiàn)此類問題應(yīng)對其相應(yīng)的動靜觸頭進行更換,確保其接觸安全可靠;以及附助觸點及觸點接觸性能檢查。 9.仔細(xì)檢查端子排有無老化、松脫,是否存在短路隱性故障,各連接線連接是否牢固,線皮有無破損,各電路板接插頭接插是否牢固。進出主線連接是否可靠,連接處有無發(fā)熱氧化等現(xiàn)象,接地是否良好。 總之,變頻器損壞的原因是多種多樣的,只有找到變頻器損壞的原因,才能及時采取措施,避免更大的損失,從而排除故障使變頻器設(shè)備能夠正常穩(wěn)定地運行。
1、認(rèn)真監(jiān)視并記錄變頻器上的各顯示參數(shù),發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)即時反映 2、認(rèn)真監(jiān)視并記錄變頻室的環(huán)境溫度,環(huán)境溫度應(yīng)在-5℃~40℃之間。移相變壓器的溫升不能超過130℃ 3、夏季溫度較高時,應(yīng)加強變頻器安裝場地的通風(fēng)散熱。確保周圍空氣中不含有過量的塵埃,酸、鹽、腐蝕性及爆炸性氣體 4、夏季是多雨季節(jié),應(yīng)防止雨水進入變頻器內(nèi)部(例如雨水順風(fēng)道出風(fēng)口進入) 5、變頻器柜門上的過濾網(wǎng)通常每周應(yīng)清掃一次;如工作環(huán)境灰塵較多,清掃間隔還應(yīng)根據(jù)實際情況縮短 6、變頻器正常運行中,一張標(biāo)準(zhǔn)厚度的A4紙應(yīng)能牢固的吸附在柜門進風(fēng)口過濾網(wǎng)上 7、變頻室必須保持干凈整潔,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況隨時清掃。 8、變頻室的通風(fēng)、照明必須良好,通風(fēng)散熱設(shè)備(空調(diào)、通風(fēng)扇等)能夠正常運轉(zhuǎn)。