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变频器功能作用
变频节能
变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了**生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
电动机使用变频器的作用就是为了调速,并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。
变频不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。 作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。但是他的前提条件是:
*一、大功率并且为风机/泵类负载;
第二、装置本身具有节电功能(软件支持);
这是体现节电效果的三个条件。除此之外,无所谓节不节电,没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能,就是夸大或是商业炒作。知道了原委,你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用,否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。
功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。
软启动节能
1:电机硬启动对电网造成严重的冲击,而且还会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害较大,对设备、管路的使用寿命较为不利。而使用变频节能装置后,利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始,较大值也不**过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。
2:从理论上讲,变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中,电动机在启动时,电流会比额定高5-6倍的,不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较低或者较高的速度运行,因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素
变频器两大致命因素
导致变频器损坏的原因很多,主要分为两类:一类为是由于变频器内部电子、电力元件自身原因引起的损坏;另一类是由于外部环境、人为因素和运行参数设定不当引起的损坏。
一、环境原因
变频器主要是电力电子器件的装置,工作环境是非常重要的,因此对安装环境的温度、湿度、粉尘含量、腐蚀性等因素要求较高。
1. 环境温度
由于变频器集成度高,整体结构紧凑,内含大功率电力电子元件,自身散热量较大.变频器与其他电子设备一样,对周围环境温度有一定的要求,一般要求在“0~40℃”的环境下运行。
变频器内部的大功率电子器件,较易受到工作温度的影响,为了**变频器工作的安全性和可靠性,尽量将环境温度控制在40℃以下;**过50℃时,变频器应该降额使用。如环境温度太高且温度变化大时,变频器的绝缘性会大大降低,影响变频器的寿命,长期在高温下使用,变频器的寿命将大幅缩短。
变频器长期在高温环境下运行,*使元器件的击穿烧毁,特别是大功率器件,如逆变模块。
大量粉尘附着在电路板、电子器件表面,会改变电路特性,影响器件散热,使变频器未在设计参数下工作,久而久之,变频器就会出现工作异常,甚至炸机。粉尘多的场合(水泥厂,面粉厂等),建议将变频器装入防护柜,加防尘罩,定期清理通风通道,清理变频器内部粉尘。
3. 运行环境腐蚀性太强
很多化工厂生产的产品具有一定腐蚀性,具有腐蚀性的气体、液体进入变频器,会对电路板和电子元器件产生腐蚀作用,从而改变特性,加速其老化,变频器的寿命急剧缩短。
4. 运行环境潮湿
一些化工厂,水厂,漏天设备环境潮湿,变频工作在潮湿的环境中,会使内部金属部件生锈,使电路特性改变,严重会发生短路故障。
二、人为因素和运行参数原因
1. 接线错误
直流母线“N”与接地“PE”控制线
2. 未正确接地
变频器“PE”端没有正确接入大地,导致变频器偶尔受干扰或出现故障,机壳带电或受瞬间高电压(如电网波动,雷击等)炸机。
3. 螺丝未拧紧
变频器大功率部件由于通过的电流大,螺丝一定要拧紧,螺丝松动会造成接触电阻增大,发热量高,甚至产生电弧,会造成接触部位烧坏,输出电流不稳定,久而久之,就会损坏变频器。
4. 电力配线与布置不合理
电力布线不合理,会产生各种干扰,使变频器误动作,影响变频器的正常运行。
5. 加减速时间设置过短
变频器加减速时间应根据负载情况合理设置,如果设置过短,会导致起动电流过大发生跳闸,或者烧坏模块,对于那些频繁起动的负载更是如此。
在大惯量负载,如离心风机、离心搅拌机等,如果设置的减速时间太短,电机处于发电状态使直流母线电压过高而损坏变频器。
6. 合理设置载波频率
当载波频率低时,来自电机的载波噪音虽然会增大,但是泄漏到大地的电流会减小,此时电机损耗增加,电机温升增加,但变频器本身的温升会减小。当载波频率高时,虽然电机噪声会减小,电机损耗降低,电机温升减小,但变频器损耗增加,变频器温升增加,干扰增加。
7. 合理设置转矩补偿
正确设置转矩补偿类型:直线型、平方型补偿。
合理设置补偿值。
变频器维护与检查
变频器在长期运行中,由于温度、湿度、灰尘、震动等使用环境影响,内部元器件会发生变化或老化,为了确保变频器的正常运行,必须进行维护检查,更换老化的元器件。
一、维护注意事项
1、只有受过专业训练的人才能拆卸变频器并进行维修和元器件更换;
2、维修变频器后不要将金属等导电物遗漏在变频器内,否则有可能造成变频器损坏;
3、进行维修检查前,为防止触电危险,请首先确认以下几项:
①变频器已切断电源;
②主控制板充电指示灯熄灭;
③用万用表等确认直流母线间的电压已降到安全电压(DC 36V以下)。
4、对长期不使用的变频器,通电时应使用调压器慢慢升高变频器的输入电压直至额定电压,否则有触电和爆炸危险。
二、日常检查与维护
为了**变频器长期可靠地运行,一方面要严格按照使用手册规定的使用方法安装、操作变频器;另一方面要认真做好变频器的日常检查与维护工作。
变频器日常维护的项目有:
1、变频器的运行参数是否在规定的范围内,电源电压是否正常?
2、变频器的操作板面显示是否正常,仪表指示是否正确,是否有震动、震荡等现象?
3、冷却风扇部分是否运转正常,有无异常声音?
4、变频器和电动机是否有异常噪音、异常震动及过热的迹象?
5、变频器及引出电缆是否有过热、变色、变形、异味、噪音等异常情况?
6、变频器的周围环境是否符合标准规范,温度和湿度是否正常?
三、定期检查
用户根据使用环境情况,每3-6个月对变频器进行一次定期检查,在定期检查时,先停止运行,切断电源,再打开机壳进行检查。
但必须注意,即使切断了电源,主电路直流部份滤波电容放电也需要时间,需带充电指示灯熄灭后,用万用表等测量,确认直流电压已降到安全电压(DC 25V一下)后,在进行检查。
定期检查项目有:
1、输入、输出端子和铜排是否过热、变色、变形?
2、控制回路端子螺钉是否松动,用螺钉旋具拧紧?
3、输入R、S、T与输入U、V、W端子座是否有损伤?
4、R、S、T和U、V、W与铜排链接是否牢固?
5、主回路和控制回路端子绝缘是否满足要求?
6、电力电缆和控制电缆有无损伤和老化变色?
7、污损的地方,用抹布沾上中性化学剂擦拭;用吸尘器吸去电路板、散热器、风道上的粉尘,保持变频器散热性能良好。
8、对长期不使用的变频器,应进行充电试验,以使变频器主回路的电解电器的特性得以恢复。充电时,应使用调压器慢慢升高变频器的输入电压直至额定电压,通电时间应在2H以上,可以不带负载,充电试验至少每年一次。
9、变频器的绝缘测试:首先全部拆开变频器与外部电路和电动机的连接线,用导线可靠链接主回路端子R、S、T、P1、P+、DB、N、U、V、W,用DC 500W绝缘电阻表对短接线和PE端子测试,显示5MΩ以上,就属正常;不要对控制回路进行绝缘测试,否则有可能造成变频器损坏。
变频器原理
变频器原理是应用变频技术与微电子技术的原理,通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源,一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压,整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
变频器简介
无论是用于家庭还是用于工厂,单相交流电源和三相交流电源,其电压和频率均按各国的规定有一定的标准,如我国大陆规定,直接用户单相交流电压为220V,三相交流电线电压为380V,频率为50Hz,其它国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同,如有单相100V/60Hz,三相200V/60Hz等等,标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常,把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变电源频率和电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。
变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中,不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
变频器元件
整流电路
由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源,一般二极管反向耐压值应选1200V,二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
电容C1
吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压,必须加以滤波。
变压器
一种常见的电气设备,可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压,也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。
压敏电阻
有三个作用:一、过电压保护;二、耐雷击要求;三、安规测试需要.
热敏电阻:过热保护
霍尔元件
安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。
充电电阻
作用是防止开机上电瞬间电容对地短路,烧坏储能电容开机前电容二端的电压为 0V;所以在上电(开机)的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间,则相当于380V电源直接对地短路,瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大,充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为:10-300Ω。
储能电容
又叫电解电容,在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压工作范围一般在 430VDC~700VDC 之间,而一般的高压电容都在 400VDC左右,为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A
均压电阻:防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容;因为二个电解电容不可能做成完全一致,这样每个电容上所承受的电压就可能不同,承受电压高的发热严重(电容里面有等效串联电阻)或**过耐压值而损坏。
C2电容
吸收电容,主要作用为吸收IGBT的过流与过压能量。
电源板
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及风扇等提供低压电源,开关电源提供的低压电源有:±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源。
驱动板
主要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合要求的驱动信号激励IGBT输出电压。