变频器详细教程说课讲解

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1、变频器知识问答 第一章变频器的选型 安装与测量 1 1变频器的选型1 2变频器的安装1 3变频器的内部主电路1 4变频器的外接主电路1 5改善功率因数的配件1 6抗干扰的配件1 7变频器的测量 问题2变频器有哪些额定数据 主要的额定数据有 1 输入侧数据 1 额定电压我国中小容量变频器的额定电压多为交流380V 三相 2 额定频率我国为50Hz 2 输出侧数据 1 额定输出电压因为变频器的输出电压是随频率而变的 所以 其额定输出电压只能规定为输出电压中的最大值 一般情况下 它总是和输入侧的额定电压相等的 2 额定输出电流允许长时间通过的最大电流 是用户在选择变频器容量时的主要依据 3 额定输出

2、容量由额定输出电压和额定输出电流的乘积决定 4 配用电动机容量指在带动连续不变负载的情况下 能够配用的最大电动机容量 与额定输出容量之间的关系如下 PN SN Mcos M 1 2 式中PN 配用电动机容量 kW M 电动机的额定效率 cos M 电动机的额定功率因数 5 输出频率范围即输出频率的最大调节范围 通常以最大输出频率和最小输出频率来表示 问题3频率精度和分辨率有什么区别 1 频率精度指变频器输出频率的准确程度 即变频器的实际输出频率与给定频率之间的误差 通常用最高频率 由用户设定 的百分数来表示 例如 频率精度为0 01 用户设定的最高频率是50Hz 则 输出频率的误差 f为 f

3、50 0 01 0 005Hz假设给定频率为40Hz 则实际输出频率在39 995 40 005Hz之间 2 频率分辨率指输出频率的最小调节量 即每相邻两挡输出频率之间的最小差值 例如 频率分辨率为0 01Hz 则当输出频率为45Hz时 有 上一档的最小频率为45 01Hz 而下一挡的最大频率为44 99Hz 问题4变频器中的配用电动机容量能否作为选择依据 简单地把配用电动机容量作为选择变频器容量的依据是不恰当的 选用时 须注意以下情况 1 注意对照变频器和电动机的额定电流我国通用的Y系列三相笼型异步电动机常用规格的额定电流与几种较为典型的变频器额定电流 p是磁极对数 2p是磁极个数 可以看出

4、 1 在15kW挡 几种变频器的额定电流都小于8极电动机的额定电流 2 艾默生TD3000系列变频器各挡的额定电流都小于8极电动机的额定电流 个别挡 如18 5kW和55kW挡 也小于6极电动机的额定电流 3 瓦萨VACON CX系列变频器37kW以上各挡的额定电流也都小于8极电动机的额定电流 上述情况说明 在决定变频器的容量时 不能盲目地按变频器说明书中的配用电动机容量来选择 而必须认真对照变频器和电动机的额定数据 以及对负载的轻重进行估计后再行选择 2 注意测量电动机的最大运行电流生产机械在决定电动机容量时 是根据电动机的发热情况来进行选择的 就是说 只要电动机的温升不超过额定温升 短时间

5、的过载是允许的 但变频器的过载能力却很弱 所以 对于一些负载经常变化的负载 应注意测量电动机的最大运行电流 在选择变频器的容量时 变频器的额定电流必须大于电动机的最大运行电流 问题5在哪些情况下 可以按说明书中的配用电动机容量来选择变频器 大体上说 在下列情况下 变频器的容量可以按说明书中的配用电动机容量来选择 即 配用电动机容量与实际电动机的容量相同 1 连续不变负载即负载是连续运行的 并且在运行过程中 其工作电流基本不变 2 电动机的裕量较大即虽然负载是变动的 但由于电动机的裕量较大 负载的最大电流不超过变频器的额定电流 3 电动机的冲击电流时间甚短者负载的惯性不大 偶而产生冲击电流 但维

6、持时间不超过1min者 问题6在哪些情况下 有必要考虑加大变频器的容量 这里所说的 加大变频器容量 是相对于变频器的配用电动机容量等于实际电动机容量而言的 大体上说 可归纳如下 1 变频器的额定电流偏低者如上述 部分变频器的额定电流小于同容量电动机的额定电流时 应根据电动机的负载情况考虑选择大一挡的变频器 2 电动机可能短时间过载者因为电动机所谓的 短时间 是相对于发热时间常数而言的 少则几分钟 多则几十分钟 而变频器的过载能力 通常是150min 1min 与电动机相比 等于没有过载能力 所以 如果电动机可能在短时间内过载运行的话 变频器的容量应加大 3 对加 减速时间有特殊要求者电动机加速

7、时间的长短是一个与惯性大小有关的相对概念 例如 加速时间为5s 相对于惯性较大 GD2大 的负载来说 可能太短 但相对于惯性较小 GD2小 的负载来说 又可能太长 一般说来 对于需要在重载情况下起动和停机的负载 在下列情况下 应考虑加大变频器的容量 1 要求能够快速起动和停机者 2 点动比较频繁者 4 有冲击负载者例如 电动机与负载之间是通过离合器相结合的 通常是在电动机已经旋转起来状态下 由于离合器的结合 使负载也旋转起来 显然 在离合器刚结合的瞬间 电动机的转速将下降 转差增大 电流也增大 可能导致过电流保护动作 针对这种情况 应加大变频器的容量 问题7电动机为132kW 实际使用功率约为

8、50kW 能否配用较小的变频器 原则上是可以的 但应注意以下问题 图1 2接入输出电抗器 1 选择原则应根据电动机的最大运行电流来选择 并适当留有余量 2 注意限制起动电流容量大的电动机 每相绕组的匝数较少 电感量较小 故电流的脉动幅度和起动瞬间的冲击电流较大 起动过程中的加速电流也较大 因此 有必要采取如下对策 1 在变频器和电动机之间接入输出电抗器 如图1 2中之LO所示 LO主要是对冲击电流起缓冲作用 以保护变频器 2 起动时的U f比应预置得小一些 3 加速时间和减速时间应预置得长一些 如果设备要求快速起动和停机 则变频器的容量不宜选得太小 问题8负载的最大工作频率为40Hz 能否选用

9、容量较小的变频器 这要根据负载特点来决定 1 恒功率负载因为在转速下降时 负载功率并不减小 所以变频器的容量不能减小 2 恒转矩负载转速下降时 负载的转矩不变 则电动机的工作电流并不减小 故变频器的容量也不能减小 3 二次方律负载转速下降时 负载转矩减小 电动机的工作电流也减小 变频器的容量可以考虑减小 但应注意采用问题7中的几项对策 问题9变频调速时电动机的容量需要比直流电动机加大一挡吗 一般情况下 是不需要加大的 有时甚至还可以适当减小电动机的容量 如龙门刨床的刨台电动机 但在下列情况下 应注意考虑 1 需要加大电动机容量者由于通常异步电动机是依靠内部的扇叶来散热的 低速运行时 散热条件变

10、差 不宜长时间运行 所以 如果原来的直流电动机是在较低转速下长时间运行的话 改用变频调速时 在无特殊散热措施的情况下 应考虑加大电动机的容量 2 需要加大变频器容量者直流电动机的调压调速装置的过载能力较强 短时间的过载运行是允许的 但变频器则不允许 所以 如果原来的直流电动机在运行过程中有短时间过载现象的话 应考虑加大变频器的容量 问题10潜水泵在选用变频器时 应注意些什么 1 潜水泵的运行特点因为在水底运行时 容易进入杂物 所以 1 考虑到进入杂物后 电动机的负载将加重 所以 潜水泵电动机具有较强的过载能力 2 在杂物刚进入潜水泵时 有可能产生较大的冲击电流 2 主要对策 1 加大变频器的容

11、量 2 在变频器和电动机之间串入一个电抗器 问题11一台变频器带动多台电动机时怎样选择变频器容量 还是按最大电流原则进行选择 根据运行情况的不同 有以下两种情形 1 多台电动机同时起动和运行只需按变频器的额定电流大于多台电动机额定电流之和 IN 1 05 1 1 IMN 1 3 式中 IMN 同时运行电动机的额定电流之和 A 2 多台电动机分别起动必须考虑后起动电动机的直接起动电流 IN 1 05 1 1 IMN K1 IST K2 1 4 式中IST 电动机的起动电流 为额定电流的5 7倍 A IST 同时起动电动机的总起动电流 A K1 安全系数 如后起动电动机都从停止状态起动时 K1 1

12、 2 如后起动的电动机有可能从自由制动状态下重新起动时 K1 1 5 2 K2 变频器的过载能力 K2 1 5 问题12变频器的几种控制方式有哪些主要特点 主要特点见表1 3 表1 3变频器几种控制方式的比较V F无反馈矢量有反馈矢量VF控制方式无反馈矢量有反馈矢量调速范围1 10 1 201 20 1 801 100以上最低运行频率 Hz31 部分为5Hz 0 1以下最高运行频率 Hz80100100最小加减速时间s0 20 1数十ms转矩控制不能部分可能可能额定负载时的转速变化率 3 50 5 10 05 0 5注 上述指标因变频器的类别和电动机的特性而异 故表中数据仅供参考 问题13变频

13、器对周围环境有些什么要求 变频器是一台全晶体管设备 所以 对周围环境的要求和其他晶体管设备大致相同 1 环境温度 10 40 时 测试环境温度的点应在距变频器约5cm处 如图1 3所示 在环境温度大于40 的情况下 每增加5 其运行功率应下降30 2 环境湿度相对湿度应不超过90 无结露现象 图1 3环境温度的测试点 3 其他条件在变频器安装的位置应无直射阳光 无腐蚀性气体及易燃气体 尘埃少 海拔低于1000m等 图1 4电解电容器的寿命 问题14变频器长期不用会发生什么问题 长期不用可能发生的问题大致如下 1 高压滤波电容器如长期不用 可能发生电容器盖 鼓包 甚至内部的电解液溢出等现象 2

14、低压电解电容器也可能发生电解液溢出 甚至使印制电路板受到腐蚀 3 冷却风机如长期不用 轴承的润滑油可能干涸 将影响其使用寿命 所以 对于长期不用的变频器 每隔半年或一年 应通电运行 空转 一天 问题15电解电容器的寿命有多长 电解电容器的使用寿命与环境温度有关 据日本安川公司提供的资料 电解电容器的寿命与环境温度之间的关系如图1 4所示 由图知 如果周围温度在30 以下 电解电容器的使用寿命可长达10年以上 而当周围温度为50 时 使用寿命只有2 5年 问题16安装变频器时应注意哪些问题 和任何设备一样 变频器在运行过程中也一定会有功率损耗 并转换成热能 使自身的温度升高 粗略地说 每kVA的

15、变频器容量 其损耗功率约为40 50W 因此 安装变频器时必须考虑的最主要问题便是如何把变频器所产生的热量充分地散发出去 壁挂式安装的散热处理由于变频器本身具有较好的外壳 故一般情况下 允许直接靠墙安装 称为壁挂式 图1 5单台安装a 挂壁式b 柜式外冷c 柜式内冷 为了保证良好的通风 所有变频器都必须垂直安装 且变频器与周围阻挡物之间的距离应符合如图1 5a所示的要求 即 两侧 100mm 上下方 150mm 为了防止异物掉在变频器的出风口而阻塞风道 最好在变频器出风口的上方加装保护网罩 2 单台柜式安装的散热处理当周围的尘埃较多 或和变频器配用的其他控制电器较多 需要和变频器安装在一起时

16、可采用柜式安装 如周围环境比较洁净 尘埃较少时 应尽量采用柜外冷却方式 如图1 5b所示 如必须采用柜内冷却方式时 则应在柜顶加装抽风式冷却风扇 冷却风扇的位置应尽量在变频器的正上方 如图1 5c所示 3 多台柜式安装的散热处理当一个控制柜内装有两台或两台以上变频器时 应尽量并排安装 横向排列 如图1 6a所示 如必须采用纵向方式排列时 则应在两台变频器之间加一隔板 以避免下面变频器排出的热风进入到上面的变频器中去 如图1 6b所示 户外安装的散热处理一般说来 变频调速控制柜应安装在室内 如必须安装在户外 例如油田的抽油机用变频器 时 则控制柜必须采用双层结构方式 如图1 7所示 图1 6两台变频器的柜式安装横向排列b 纵向排列 图1 7户外控制柜 所用控制柜必须既能防止太阳的直接照射 又能防止雨水的浸入 如有可能 在隔层之间 最好能采用强制风冷方式 除此以外 户外安装时 还必须注意当地的冬季最低温度 如果低于10 的话 应在柜内安装加热装置 并且 应能进行温度的自动控制 问题17变频器壁挂式安装和柜式安装哪个好 一般说来 壁挂式安装的主要优点是散热较好 但对周围环境的要求较高 另一方