变频器容量的选择
变频器的容量直接关系到变频调速系统的运行可靠性,因此,合理的容量将保证较优的投资。变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区,这里给出了3种基本的容量选择方法,它们之间互为补充。
(1)从电流的角度
大多数变频器容量可从3个角度表述:额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项,变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出,或随变频器输出电压而降低,都很难确切表达变频器的能力。
选择变频器时,只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。负载电流不**过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。需要着重指出的是,确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数,如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼型异步电动机额定电流,冶金工业常用的辊道用电动机不仅额定电流大很多,同时它允许短时处于堵转工作状态,且辊道传动大多是多电动机传动,应保证在无故障状态下负载总电流均不允许**过变频器的额定电流。
(2)从效率的角度
系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积,只有两者都处在较高的效率下工作时,系统效率才较高。从效率角度出发,在选用变频器功率时,要注意以下几点:
1)变频器功率值与电动机功率值相当时较合适,以利变频器在高的效率值下运转;
2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,但应略大于电动机的功率;
3)当电动机属频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁工作时,可选取大一级的变频器,以利于变频器长期、安全地运行;
4)经测试,电动机实际功率确实有富余,可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器,但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作;
5)当变频器与电动机功率不相同时,则必须相应调整节能程序的设置,以利达到较高的节能效果。
可见:当β=50%时,η=94%;当β=**时,η=96%。虽然β增一倍,η变化仅2%,但对中、大功率如几百千瓦至几千千瓦电动机而言亦是可观的。系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积,只有两者都处在较高的效率下工作时,系统效率才较高。
(3)从计算功率的角度
对于连续运转的变频器必须同时满足以下3个计算公式。
1)满足负载输出:PCN≥PM/η。
2)满足电动机容量:PCN≥√3kUeIe×10-3。
3)满足电动机电流:ICN≥kIe。
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。
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
为了保证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
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
国产变频器在plc运用中的故障判断及排除
a:故障显示:
在HIM人机接口模块上,LCD显示通过显示一个与故障有关的简短的文本语句表示故障,当屏幕显示“clear faults”或国产变频器重新上电,国产变频器才不显示故障,在控制状况菜单中选择“故障序列”可显示已经发生的故障表
b:常见故障及排放方法:
(1)F13接地故障,当HIM、LCD显示F13故障时这是在一个或多个国产变频器输出端子中检测到接地电流**过100A,如果接地电流**过国产变频器额定电流220%,会直接产生一个“Overcurrent Fit”过电流故障,检查电动机和外部到国产变频器输出端子的接线或电动机负荷过大情况。
(2)F07过载故障与F64电源过载,检查电动机的传动机构是否有坏或者电动机本身抱死。
(3)F38 U相故障,F39 V相故障,F40 W相故障,国产变频器和电动机之间已经检测到此相接地故障检查国产变频器和电动机之间的接线,检查电动机相对地的情况。
(4)F10,串行通讯故障,检查HIM是否连接到合适的位置,检查SCANPORT适配器接线情况。
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。
变频器的作用?有哪些功能?
变频器的作用功能:
1、变频器的作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行,以达到省电的目的。
2、同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动,因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常。
3、采用了变频器后,变频器的作用能在零频零压时逐步启动,这样能较大程度的消除电压下降,发挥更大的优势。
同时变频器的作用功能还包含以下功能:
1.可以减少对电网的冲击,就不会造成峰谷差值过大的问题。
2.可以加速功能可控,从而按照用户的需要进行平滑加速。
3.电机的和设备停止方式可控,使整个设备和系统更加安全,寿命也会相应增加。
4.控制电机的启动电流,充分降低启动电流,使电机的维护成本降低。
5.可以减少机械传动部件的磨损,从而降低采购成本,同时可以提高系统稳定性。
6.降低了电动机启动电流,提供更可靠的可变电压和频率。
如何选择变频器呢?几点建议
变频器可以帮助您将60Hz更改为50Hz,也可以通过内部升压变压器将110V升压至220V,反之亦然。在购买变频器之前,较好理解变频器将连接什么类型的负载。有五种常见的负载形式:1,电阻负载;2,感性负载;3,容性负载:4,整流器负载;5,再生负荷;6,混合载荷。应根据负载能力和类型选择变频器的功率容量。但考虑到电网电压波动,浪涌电流和短时过载等因素,我们应该在变频器的功率容量选择上保持适当的余量。以下对于变频器选择的一些建议。
一、电阻负载:功率容量=1.1倍负载功率容量。
二、RC负载:功率容量=1.1倍负载视在功率容量。
三、电机负载:电机起动电流约为在硬启动(直接启动)的情况下,额定电流的5-7倍,启动时间通常在2秒内。在触发过载保护之前,变频器过载能力在几毫秒内通常为200%。因此,考虑到启动容量,建议选择变频器的电源容量比电机容量高6倍,如果电机启动很硬,意味着变频器的额定电流应**负载启动电流。否则,你较好安装一个软启动或变频驱动电机。
四、整流器负载:输入电路包括整流二极管(或晶闸管)和滤波电容器,如果输入电路没有软启动器件,则负载可在输入开关闭合时被视为短路,这将产生巨大的冲击电流触发变频器过流保护。如果频繁启动浪涌电流大,也会影响负载电路。因此,整流器负载输入电路应采取软启动措施来限制启动电流。
五、由于整流器负载电流为脉冲电流,电流波峰因数可高达3〜3.5倍,因此长期影响输出电压波形,影响取决于负载电流波峰因数。一般情况下,当当前波峰因数2:00时,请按以下公式选择变频器的功率容量:功率容量=负载电流波峰因数/2倍负载视在功率。
六、再生负载:如可逆电机,变速电机负载,电机反转过程中会有高反电动势,*损坏变频器,请在订购变频器之前*此类负载。
七、混合负载:考虑每个负载功率容量的比例来选择合适的变频器。