變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。
變頻器工作原理
變頻器可分為電壓型和電流行兩種變頻器
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,其直流回路濾波是電感。是整流器,整流器,逆變器。
而變頻器的主電路由整流器、平波回路和逆變器三部分構(gòu)成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路。
變頻器的作用和功能:
變頻器的作用主要是調(diào)整電機(jī)的功率、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行,以達(dá)到省電的目的。同時(shí)變頻器的作用可以降低電力線路電壓波動(dòng),因?yàn)殡妷合陆祵?huì)導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常。采用了變頻器后,變頻器的作用能在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng),這樣能最大程度的消除電壓下降,發(fā)揮更大的優(yōu)勢。
同時(shí)變頻器的作用功能還包含以下功能:
1.可以減少對電網(wǎng)的沖擊,就不會(huì)造成峰谷差值過大的問題。
2.可以加速功能可控,從而按照用戶的需要進(jìn)行平滑加速。
3.電機(jī)的和設(shè)備停止方式可控,使整個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)更加安全,壽命也會(huì)相應(yīng)增加。
4.控制電機(jī)的啟動(dòng)電流,充分降低啟動(dòng)電流,使電機(jī)的維護(hù)成本降低。
5.可以減少機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損,從而降低采購成本,同時(shí)可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
6.降低了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流,提供更可靠的可變電壓和頻率。
7.有效的減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。
8.優(yōu)化工藝過程,并能根據(jù)工藝過程迅速改變,還能通過遠(yuǎn)控PLC或其他控制器來實(shí)現(xiàn)速度變化。
9.多重保護(hù)使變頻器高度智能化,不僅能保護(hù)自身的安全正常使用,也大大保護(hù)了前后級設(shè)備的安全運(yùn)行。
10.控制功能齊全,可以很好的配合其他控制設(shè)備和儀器,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化組網(wǎng)的集中實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制,一體化開發(fā),為用戶節(jié)省了選型的麻煩系統(tǒng)兼容性的問題節(jié)約了成本。
變頻器接線圖
上圖是一副變頻器接線圖。在變頻器的安裝中,有一些問題是需要注意的。例如變頻器本身有較強(qiáng)的電磁干擾,會(huì)干擾一些設(shè)備的工作,因此我們可以在變頻器的輸出電纜上加上電纜套。又或變頻器或控制柜內(nèi)的控制線距離動(dòng)力電纜至少100mm等等。
變頻器接線方法
變頻器主電路的接線
1、電源應(yīng)接到變頻器輸入端R、S、T接線端子上,一定不能接到變頻器輸出端(U、V、W)上,否則將損壞變頻器。接線后,零碎線頭必須清除干凈,零碎線頭可能造成異常,失靈和故障,必須始終保持變頻器清潔。在控制臺上打孔時(shí),要注意不要使碎片粉末等進(jìn)入變頻器中。
2、在端子+,PR間,不要連接除建議的制動(dòng)電阻器選件以外的東西,或絕對不要短路。
3、電磁波干擾,變頻器輸入/輸出(主回路)包含有諧波成分,可能干擾變頻器附近的通訊設(shè)備。因此,安裝選件無線電噪音濾波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF線路噪音濾波器,使干擾降到最小。
4、長距離布線時(shí),由于受到布線的寄生電容充電電流的影響,會(huì)使快速響應(yīng)電流限制功能降低,接于二次側(cè)的儀器誤動(dòng)作而產(chǎn)生故障。因此,最大布線長度要小于規(guī)定值。不得已布線長度超過時(shí),要把Pr.156設(shè)為1。
5、在變頻器輸出側(cè)不要安裝電力電容器,浪涌抑制器和無線電噪音濾波器。否則將導(dǎo)致變頻器故障或電容和浪涌抑制器的損壞。
6、為使電壓降在2%以內(nèi),應(yīng)使用適當(dāng)型號的導(dǎo)線接線。變頻器和電動(dòng)機(jī)間的接線距離較長時(shí),特別是低頻率輸出情況下,會(huì)由于主電路電纜的電壓下降而導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降。
7、運(yùn)行后,改變接線的操作,必須在電源切斷10min以上,用萬用表檢查電壓后進(jìn)行。斷電后一段時(shí)間內(nèi),電容上仍然有危險(xiǎn)的高壓電。
變頻器控制電路的接線
變頻器的控制電路大體可分為模擬和數(shù)字兩種。
1、控制電路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線,而且必須與主回路,強(qiáng)電回路(含200V繼電器程序回路)分開布線。
2、由于控制電路的頻率輸入信號是微小電流,所以在接點(diǎn)輸入的場合,為了防止接觸不良,微小信號接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)并聯(lián)的節(jié)點(diǎn)或使用雙生接點(diǎn)。
3、控制回路的接線一般選用0.3~0.75平方米的電纜。
變頻器地線的接線
1、由于在變頻器內(nèi)有漏電流,為了防止觸電,變頻器和電機(jī)必須接地。
2、變頻器接地用專用接地端子。接地線的連接,要使用鍍錫處理的壓接端子。擰緊螺絲時(shí),注意不要將螺絲扣弄壞。
3、鍍錫中不含鉛。
4、接地電纜盡量用粗的線徑,必須等于或大于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),接地點(diǎn)盡量靠近變頻器,接地線越短越好。
變頻器調(diào)速原理:
n=60 f(1-s)/p …… (1)
式中: n———異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;
f———異步電動(dòng)機(jī)的頻率;
s———電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率;
p———電動(dòng)機(jī)極對數(shù)。
由式(1)可知,轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,當(dāng)頻率f在0~50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。
變頻器主要采用交—直—交方式,先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,且輸出為PWM波形,中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。
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