1調(diào)速原理

2負(fù)載類型

3變頻器原理、功能、應(yīng)用及選型

3.1 低壓交直交通用變頻器硬件系統(tǒng)介紹

3.2 變頻控制原理：

3.3 變頻器常用功能介紹

3.4 變頻器控制方式應(yīng)用簡介

3.5 變頻器選型原則

4、 結(jié)構(gòu)IP等級簡介

1.調(diào)速原理

交流異步電機(jī)的機(jī)械特性公式

n＝60f/p(1-s)

    n：電機(jī)轉(zhuǎn)速  

    f：給電機(jī)供電的交流電頻率  

    p：電機(jī)極對數(shù)

s：轉(zhuǎn)差率

交流同步電機(jī)的機(jī)械特性公式

n＝60f/p

    n：電機(jī)轉(zhuǎn)速  

    f：給電機(jī)供電的交流電頻率  

p：電機(jī)極對數(shù)  

電動機(jī)調(diào)速方式

在變頻器出現(xiàn)前同步電機(jī)無法實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，因此只能在定速傳動領(lǐng)域使用

三相交流鼠籠電機(jī)盡管調(diào)速性能不佳，但其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、經(jīng)久耐用且價(jià)格低廉

   還是在一些性能較低的傳動現(xiàn)場使用

2.負(fù)載類型

電氣傳動系統(tǒng)負(fù)載可以分為三大類：

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：

負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)、鉆床,容積泵等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動機(jī)的散熱能力，避免電動機(jī)的溫升過高。

恒功率負(fù)載： 

磨床, 高速車床, 繞線筒、機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電動機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂"匹配"的情況下，電動機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。

變轉(zhuǎn)矩負(fù)載：

在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的2次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長過快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。

3.變頻器原理、功能、應(yīng)用及選型

 3.1 低壓交直交通用變頻器硬件系統(tǒng)介紹

變頻器的輸出波形

輸出電流波形接近正弦波，諧波成分為導(dǎo)致變頻器輸出干擾的主要原因。

輸出電壓波形為脈沖波，其形成機(jī)制稱為脈寬調(diào)制技術(shù)

變頻器簡化系統(tǒng)電路

3.2 變頻控制原理：

交流調(diào)速的控制核心是：只有保持電機(jī)磁通恒定才能保證電機(jī)出力，才能獲得理想的調(diào)速效果

V/F控制－－－－簡單實(shí)用，性能一般，使用最為廣泛。只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定。例: 對于380V 50Hz電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行頻率為40HZ時(shí)，要保持V/F 恒定，則40HZ時(shí)電機(jī)的供電電壓:380×（40/50)＝304V。低頻時(shí)，定子阻抗壓降會導(dǎo)致磁通下降，需將輸出電壓適當(dāng)提高

矢量控制－－－性能優(yōu)良，可以與直流調(diào)速媲美，技術(shù)成熟較晚。模仿直流電機(jī)的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)定子勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相對復(fù)雜，直到90代計(jì)算   機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展才真正大范圍使用

通用變頻器和高性能變頻器的區(qū)別：

3.3 變頻器常用功能介紹

啟動方式

從啟動頻率啟動

變頻器輸出由0直接變化為啟動頻率對應(yīng)的交流電壓，而后在此基礎(chǔ)上按照加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設(shè)定頻率到達(dá)。

  注：啟動頻率不宜過大，否則會造成啟動沖擊或過流

先制動后從啟動頻率再啟動

  變頻器先給電機(jī)通脈沖直流，使電機(jī)保持在停止?fàn)顟B(tài)，然后再按照從啟動頻率方式直接啟動。

  注：一般應(yīng)用在負(fù)載初始狀態(tài)不確定的場合

轉(zhuǎn)速跟蹤啟動

  直接將正在自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)或負(fù)載由當(dāng)前速度驅(qū)動到預(yù)定速度

  注：非常適用于水泵的工頻變頻切換或重要設(shè)備的異常停機(jī)后的快速恢復(fù)

停車方式

減速停車

  變頻器接到停止命令后按照減速時(shí)間對應(yīng)曲線逐漸減小輸出頻率，到0后停機(jī)。

  注：這種方式最常用，當(dāng)直流母線電壓過高時(shí)會自動啟動能耗制動，此時(shí)需配置制動單元，否則會報(bào)減速過電壓

自由停車

  變頻器接到運(yùn)行停止命令后，立刻中止輸出，負(fù)載靠自然阻力停止。

  注：變頻器故障時(shí)的停車方式就是自由停車

減速＋直流制動停車

  變頻器接到運(yùn)行停止命令后，按照減速時(shí)間對應(yīng)曲線逐漸減少輸出頻率，當(dāng)  到達(dá)某一預(yù)設(shè)頻率，即開始直流制動（通脈沖直流）停車，防止電機(jī)爬行

  注：對于大慣量負(fù)載或有定位要求的場合非常適用

其它功能：

3.4 變頻器控制方式應(yīng)用簡介

鍵盤控制

特點(diǎn)：

運(yùn)行命令由鍵盤上的RUN和STOP決定

運(yùn)行方向一般由變頻器內(nèi)部參數(shù)決定

運(yùn)行給定由鍵盤修改特定功能碼完成

方便快捷

適用場合

在設(shè)備調(diào)試時(shí)廣泛使用

應(yīng)用在簡單且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的單機(jī)場合

外部端子控制（單機(jī)）

特點(diǎn)：

運(yùn)行命令由外部啟停按鈕決定，通過變頻器外部端子FWD/REV決定運(yùn)行方向

運(yùn)行給定一般由外部模擬端子決定：PLC 模擬輸出電位器

常與外部邏輯電路或PLC共同控制變頻器

適用場合

應(yīng)用在實(shí)時(shí)性較強(qiáng)獨(dú)立系統(tǒng)

使用范圍最廣

外部端子控制（多機(jī)）

使用場合：

    各類小型生產(chǎn)線或系統(tǒng)

特點(diǎn)：

 實(shí)時(shí)性好

 調(diào)試維護(hù)方便

 線路復(fù)雜，抗干擾   能力差

通訊控制

使用場合：

各類中大型生產(chǎn)線或系統(tǒng)特點(diǎn)：

所有控制均通過通訊電纜

線路相對簡單，自動化

水平高，信息交換量大

實(shí)時(shí)性好，抗擾能力強(qiáng)

為防止網(wǎng)絡(luò)故障，特設(shè)獨(dú)立急停功能

投入大，調(diào)試維護(hù)困難

3.5 變頻器選型原則

考慮變頻器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，變頻器選型保留適當(dāng)?shù)挠嗔渴潜匾�的。要�?zhǔn)確選型，必須要把握以下幾個(gè)原則：

充分了解控制對象性能要求。一般來講如對啟動轉(zhuǎn)矩、調(diào)速精度、調(diào)速范圍要求較高的場合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可

了解負(fù)載特性，如是通用場合，則需確定變頻器是G型還是P型

了解所用電機(jī)主要銘牌參數(shù)：額定電壓、額定電流。

確定負(fù)載可能出現(xiàn)的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小于適配電機(jī)額定電流，則按適配電機(jī)選擇對應(yīng)變頻器，考慮成本因素，如選用的是通用變頻器，則可以選擇P型機(jī)

以下情況要考慮容量放大一檔：

1、長期高溫大負(fù)荷         

2、異�；蚬收贤�機(jī)會出現(xiàn)災(zāi)難性后果的現(xiàn)場

3、目標(biāo)負(fù)載波動大         

4、現(xiàn)場電網(wǎng)長期偏低而負(fù)載接近額定

5、繞線電機(jī)、同步電機(jī)或多極電機(jī)（6極以上）

充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎(chǔ)。對于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個(gè)原則：

以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場合，如：賓館中央空調(diào)、電機(jī)功率大于55KW以上電網(wǎng)品質(zhì)惡劣或容量偏小的場合，如不選用可能會造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁炸機(jī)

以下情況要選用交流輸出電抗器：變頻器到電機(jī)線路超過100米（一般原則）

以下情況一般要選用制動單元和制動電阻：提升負(fù)載、頻繁快速加減速、大慣量（自由停車需要1min以上，恒速運(yùn)行電流小于加速電流的設(shè)備）

4、 結(jié)構(gòu)IP等級簡介

IP（INGRESS PROTECTION）防護(hù)等級系統(tǒng)是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級。這里所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器內(nèi)之帶電部分，以免觸電。IP防護(hù)等級是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第1個(gè)數(shù)字表示防止外物侵入的等級，第2個(gè)數(shù)字表示防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級越高。

     IP等級通常以IPXX表示，兩個(gè)標(biāo)示數(shù)字所表示的防護(hù)等級如表一及表二所示：

表一：

表二：