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。
什么情况下要用到变频器?
首先得知道变频器的作用是什么,下面是百科的内容:
变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。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。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
说简单点,就是负载需要电机转的快点或者慢点,而**供电是50HZ,需要一个东西来改变频率,变频器的主要作用就是改变供电频率。
【1】什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
【2】电压型与电流型有什么不同?变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波石电感。
【3】为什么变频器的电压与电流成比例的改变?异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,磁回路饱和,严重时将烧毁电机。因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
【4】在说明书上写着变速范围60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就没有输出功率吗?在6Hz以下仍可输出功率,但根据电机温升和起动转矩的大小等条件,较低使用频率取6Hz左右,此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz.
温度对变频器有哪些影响?
变频器的使用环境温度一般适用在 -10℃ ~ +40℃, 湿度在低于 90%的环境工作中。 环境温度若** 40℃时候,每升高 1℃,变频器应降额 5%使用。环境温度每升 10℃,则变频器寿命减半,所以周围环境温度及变频器散热的问题一定要解决好。
请尽量将变频器安装在远离发热源的地方。
如何进行功率因数的改善?
改善功率因数,可在变频器进线中插入交流电抗器。
变频器输出侧接改善功率因数的电容滤波时, 有因变频器输出的高频电流造成破损和过热的危险,另外会使变频器过电流,造成电流保护发生,请不要接电容滤波器。
如何减少电波干扰?
变频器的输出(主回路)中有高频成分,对变频器附近使用的通信器械(如 AM 收音机)会 产生干扰。 此时可以安装滤波器, 减少干扰。 另外, 还可将变频器和电机及电源配线套上金属管接地,也是有效的。
选择和使用西门子变频器时需注意的问题: 西门子公司可以提供不同类型的变频器,用户可以根据自己的实际工艺要求和运用 场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时因注意以下几点注意事顼:
1)根据负载特性选择变频器,如负载为恒转矩负载需选择西门子mmv/mdv, mm420/mm440变频器,如负载为风机、泵类负载应选择西门子430变频器。
2)选择变频器时应以实际电动机电流值作为变频器选择的依据,电动机的额定功 率只能作为参考。另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波,会使电动机的 功率因数和效率变差。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机 的电流会增加10%而温升会增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到 这种情况,适当留有余量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。
3)变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响, 避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两挡选择或在变频器的输出端安装输出电 抗器。 变频器输出动力电缆的长度(以mmv/mdv为例): (下表数据仅针对于西门子变频器和西门子电动机)
4)当变频器用于控制并联的几台电动机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果**过规定值,要放大=挡或两挡来选择变频器,另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为v/f控制方式,并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。
5)对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一挡选择。
6)使用变频器控制高速电动机时,由于高速电动机的电抗小,会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此,选择用于高速电动机的变 频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。
7)变频器用于变较电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其**额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行较数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。
8)驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。
9)使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在**过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要**过**转速容许值。
10)变频器驱动绕线转子异步电动机时,大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小。因此,*发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩gd2较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。
变频器跳闸原因总汇
一、过载跳闸(OL)
过载跳闸的保护特点
1.OL跳闸的保护对象
OL是电动机过载的代码,其保护对象是电动机。在大多数情况下,检测点是在变频器的输出电路里。
2.电动机过载保护的特点
(1)电流大小
顾名思义,电动机过载的标志,是变频器的输出电流**过了电动机的额定电流。但还没有**过变频器的额定电流,就是说,是在变频器的允许范围内。
(2)保护时间
按反时限规律。就是说,过载越多,保护的时间越短。有的变频器规定:当IM=125%IMN时,4min后跳闸;而当IM=165%IMN时,1min后就跳闸。
过载跳闸的可能原因
1.负载过重
电动机所带的负载太重,或者说,生产机械的阻转矩**过了电动机的额定转矩。
这是真正意义上的过载,也是较常见的过载现象,因此,当变频器的跳闸代码显示为‘OL’时,首先应该检查的就是负载的轻重。
2.使用不当的过载
例如,把工作频率提高到**过了电动机的额定频率,而电动机在额定频率以上运行时,将进入恒功率工作区,其有效转矩随频率的上升而减小,当有效转矩小于负载转矩时,电动机*载。
3.功能预置不当的过载
例如,某生产机械处于轻载状态,工作频率很低,而转矩提升量(U/f比)预置过大,导致低频运行时因磁路饱和而“过载”。
4.电动机侧电压过低
(1)线路压降太大
因为在低频运行时,变频器的输出电压本就较低,如果电动机和变频器之间的距离较大,而连接线的线径又较细的话,线路压降将可能引起电动机侧的电压不足。
(2)转矩提升不足
在U/f控制方式下,变频器在低频运行时的输出电压取决于转矩提升量。当转矩提升量较小时,将导致电动机所得电压不足。
过载跳闸的相关代码
1.代码DEV
含义是转差太大。异步电动机在运行时,转差的大小直接反映了负载的轻重。所以,当变频器发现转差太大时,将跳闸。
2.代码VAE
含义是变频器的容量选择不当。许多用户都按照变频器说明书中的‘配用电动机容量’来选择变频器的。其实,这只是对于连续不变负载才是正确的。而大多数负载都是变动负载或断续负载,电动机是允许短时间过载的。对于这类负载,在选择变频器时,应适当加大变频器的容量。
3.代码LF
含义是变频器的三相输出电流不平衡。
一方面,电动机的三相电流不平衡时,说明变频器的输出电路里必存在问题,应该进行保护。所以,有的变频器设置了三相电流不平衡的保护。
4.代码JC
含义是电流采样故障。例如,某变频器,实测输出电流为45A,而显示屏上显示的却是88.6A,说明变频器内部的电流采样电路发生了故障。
5.代码SP
含义是变频器的输出缺相。
当变频器的输出缺相时,电动机处于单相运行状态,电流必大,变频器将立即进行保护。
6.代码GF
含义是变频器输出侧接地。
变频器具有检测输出端子对地电流的功能,如果测出的对地电流**过变频器额定电流的50%时,就认为变频器的输出侧已经接地。这有两种情况:或者是电动机内部绝缘破损;或者是输电线路的绝缘破损。
二、过电流跳闸(OC)
过电流跳闸的保护特点
1.过电流的保护对象
在变频调速系统里,存在着两个设备:变频器和电动机。两者对过电流的耐受程度是不一样的。生产机械的设计人员在决定电动机容量时,根据的是发热原则。就是说,只要电动机的温升不**过允许值,短时间的过载是允许的,而变频器则不允许。所以在进行保护时,需要分开考虑。
为此,变频器另行设置了过电流保护功能,其保护对象是变频器,确切地说,是保护变频器内的逆变器件。通常,当输出电流**过了变频器额定电流的200%时,变频器就进行过电流保护。
2.过电流的检测
因为保护对象是逆变器件,所以,过电流的时间不允许拖延,必须*地进行保护。通常,过电流信号是通过逆变器件的管压降而得到的。以IGBT为例,正常运行时,管压降一般在3V以下。如管压降**过7V,就认为是过电流了。因为过电流很*损坏逆变器件,所以,在大多数情况下,过电流是由驱动电路直接进行保护的。
运行过程中的过电流
部分变频器在过电流跳闸后都只笼统地显示“OC”代码。也有的变频器把“OC”作为“运行中过电流”的代码,针对其他不同的原因有不同的代码,举例如下:
1.代码OCN
含义是运行中过电流。举两个实例:
(1)负载卡住
生产机械在运行过程中,某个部位被突然卡住,电动机堵转。电动机的堵转电流可达额定电流的4~7倍,大大**过了变频器的允许值,变频器将立即进行过电流保护。
(2)有冲击负载
有的生产机械是通过电磁离合器来带动生产机械的。电动机起动后首先是空载运行,并不带动负载,只有当电磁离合器吸合后,生产机械才开始运行,
当电磁离合器吸合的瞬间,将产生冲击电流,有可能使变频器因过电流而跳闸。
2.代码GF
含义是变频器的输出侧短路,可能的原因有:
(1)输出线短路
变频器到电动机之间的电缆的相间绝缘或对地绝缘破损,尤其是当变频器的输出电缆处于可移动状态时,这种情况比较常见。
(2)电动机短路
电动机如因过载而‘烧坏’时,相间绝缘将炭化,造成相间短路。
3.代码SC
含义是同一桥臂的上、下两个IGBT直通。
例如,环境温度太高,IGBT的关断时间将延长,导致上、下两管的‘直通’。
加、减速过程中的过电流
1.代码OCA
含义是加速过程中过电流,这是加速时间预置过短引起的。
2.代码OCD
含义是减速过程中的过电流,是减速时间预置过短的结果。
3.代码OPE
含义是PID功能预置不当引起的过电流。
4.代码OCB
含义是直流制动过程中的过电流。
5.代码OCS
含义是电流采样故障导致的过电流。
变频器
变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
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。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
工作原理
概述
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路
整流器
大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
平波回路
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
逆变器
同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
(1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
(2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。
(3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏