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变频器的作用与原理

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-11-22
  变频器的作用与原理
 
  变频器的作用
 
  变频器,顾名思义,是一种能改变频率的装置,它是一种能调节频率和电压输出的交流电源,主要用于异步电动机的调速使用。在变频器以前没有出现过的情况下,异步电动机的转速很麻烦,因为变频器转速和转矩不是一条直线,比如通过滑头来调速,或者简单的降压调速等,效果并不理想。根据三相异步电动机的转速公式,转速n=60*f/p(1-s),其中p为极对数,s为滑差,f为电源频率,只要输出一个可控频率的交流电源,三相异步电动机的转速就可以平稳地变化,这是变频器工作的基本原理,请注意:公差标志
 
  但电厂提供的三相交流电源为正弦波,相差120度,频率为50赫兹。在变频器电力电子器件发明之前,几乎不可能改变这种电源的频率。因此,交流电动机在没有良好调速装置的情况下发明了近100年。
 
  后来,晶闸管、GTR管、IGBT管等大功率器件在上世纪末被发明出来,变频器单片机嵌入式技术也日趋成熟,人们找到了异步电动机调速的基本方法。即三相交流电压,首先通过二极管或可控硅整流变成波动的直流电,经过滤波和电容调节,变成稳定的直流电,用六个IGBT管组成逆变电路,单片机通过PWM斩波的方法,输出一系列可变脉冲宽度的方波用来模拟交流(ac)的变频等效效果,达到控制电机转速的目的。
 
  变频器可以想象,任何一条曲线都可以分成许多直线段来模拟链接变频器,而模拟使用的直线段越多,对曲线的描述就越精确,这实际上就是数学演算的思想。
 
  正弦波虽然看起来很复杂,但是你也可以用一些方波来模拟它的等效性,如果输出的方波变幅和宽度,比如等于面积和面积的相应正弦波和方波,其作用就等于正弦波的工作效果,通过控制占空比可以改变输出功率的频率,这就是所谓的PWM控制,IGBT作为开关管可以实现很高的开关频率等几十个K,在方波输出足够时,模拟正弦波效果良好。
 
  但是,光改变电机的频率是不够的,变频器电压应该相应地调整。否则,电机可能会工作异常,如严重发热和烧坏。主要原因是电机铁心是非线性的,这就要求当电源频率变化时,电压也应随之变化,从而使主磁通量可以控制在恒定值。
 
  因为:主磁通量≈电机电压÷(4.44*频率*电子绕组匝数)
 
  因此,在调频过程中,电机电压也应随频率变化,使主磁通量保持不变,避免磁通饱和或工作在弱磁状态。
 
 
  变频器工作原理
 
  变频器可分为电流型和电压型两种变频器。
 
  电流模式是将电流源的直流电转换成交流电的转换器,其直流环路滤波器是电感。
 
  电压型是将电压源的直流电转换成交流电的转换器,直流回路的滤波器是电容。
 
  变频器的主电路由整流器、平波电路和变频器组成,将电源转换成直流电源的“整流器”,吸收变换器和变频器中的电压纹波。
 
  变频器接线图
 
  在变频器的安装中,有一些问题需要注意。例如,变频器本身具有很强的电磁干扰,会干扰一些设备的工作,所以可以在变频器的输出电缆上加上电缆套管。或变频器或控制柜控制线距离电力电缆至少100毫米等。
 
 
  变频器接线方式
 
  一、主回路接线
 
  (1)电源应接至变频器输入端R、S、T端,不得接至变频器输出端(U、V、W),否则会损坏变频器。
 
  (2)接线后,必须将废电线清理干净,废电线可能引起异常、故障和故障,必须始终保持变频器的清洁。在控制台上钻孔时,小心不要使碎屑粉末进入转换器。
 
  不要在变频器的输出侧安装电力电容器、浪涌抑制器和无线电噪声滤波器。否则,转换器将失效或电容器和浪涌抑制器将损坏。
 
  (4)操作完毕后,改变接线操作,必须在电源切断10分钟以上,用万用表检查电压。断电后,电容器上仍有危险的高压。
 
  (5)在端子+,PR中,除了推荐的制动电阻器选项外,不要连接,或不要短路。
 
  (6)长距离接线时,由于寄生电容充电电流的接线,会使快速响应限流功能降低,连接到仪表二次侧误操作而发生故障。因此,最大布线长度应小于指定值。
 
  (7)电磁干扰,变频器输入/输出(主回路)含有谐波成分,可能干扰变频器附近的通信设备因此,安装可选的无线电噪声滤波器fr bif或FRBSF01或fr blf线路噪声滤波器,以将干扰降至最低。
 
  (8)为了使电压降在2%以内,应使用适当类型的电线。当变频器与电机的连接距离较长时,特别是低频输出时,由于主电路电缆的压降,电机的转矩会减小。
 
  二、控制电路接线
 
  变频器的控制电路分为模拟电路和数字电路。
 
    1、控制回路的端子应采用屏蔽线或双绞线连接,必须与主回路和强电回路(含200V继电器程序回路)分开接线。
 
  2、由于控制电路的频率输入信号是小电流,在触点输入的情况下,为了防止接触不良,小信号的触点应采用两个并联节点或采用双触点。
 
  3、控制回路接线一般选用0.3~0.75平方米的电缆。


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