變頻器基礎知識入門

2020-11-23 電子產品世界

  1、什麼是變頻器

  變頻器一般是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

  2、PWMPAM的不同點是什麼?

  PWM是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)縮寫,按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度,以調節輸出量和波形的一種調值方式。

  PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈衝幅度調製) 縮寫,是按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度,以調節輸出量值和波形的一種調製方式。

  3、電壓型與電流型有什麼不同?

  變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流迴路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流迴路的濾波是電感

  4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變?

  異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那麼磁通就過大,磁迴路飽和,嚴重時將燒毀電機。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,使電動機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節能型變頻器。

  5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對於變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降,那麼電流是否增加?

  頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。

  6、採用變頻器運轉時,電機的起動電流、起動轉矩怎樣?

  採用變頻器運轉,隨著電機的加速相應提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為6~7倍,因此,將產生機械電氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動轉矩為70%~120%額定轉矩;對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器,起動轉矩為100%以上,可以帶全負載起動。

  7、V/f模式是什麼意思?

  頻率下降時電壓V也成比例下降,這個問題已在回答4說明。V與f的比例關係是考慮了電機特性而預先決定的,通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性,可以用開關或標度盤進行選擇。

  8、按比例地改V和f時,電機的轉矩如何變化?

  頻率下降時完全成比例地降低電壓,那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生的轉矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以採用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法。

  9、在說明書上寫著變速範圍60~6Hz,即10:1,那麼在6Hz以下就沒有輸出功率嗎?

  在6Hz以下仍可輸出功率,但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件,最低使用頻率取6Hz左右,此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種為0.5~3Hz。

  10、對於一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定,是否可以?

  通常情況下是不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變,大體為恆功率特性,在高速下要求相同轉矩時,必須注意電機與變頻器容量的選擇。

  11、所謂開環是什麼意思?

  給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG),將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的,稱為「閉環 」,不用PG運轉的就叫作「開環」。通用變頻器多為開環方式,也有的機種利用選件可進行PG反饋。

  12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦?

  開環時,變頻器即使輸出給定頻率,電機在帶負載運行時,電機的轉速在額定轉差率的範圍內(1%~5%)變動。對於要求調速精度比較高,即使負載變動也要求在接近給定速度下運轉的場合,可採用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。

  13、如果用帶有PG的電機,進行反饋後速度精度能提高嗎?

  具有PG反饋功能的變頻器,精度有提高。但速度精度的值取決於PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。

  14、失速防止功能是什麼意思?

  如果給定的加速時間過短,變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過過電流而跳閘,運轉停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉,就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速防止功能。

  15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種,和加減速時間共同給定的機種,這有什麼意義?

  加減速可以分別給定的機種,對於短時間加速、緩慢減速場合,或者對於小型工具機需要嚴格給定生產節拍時間的場合是適宜的,但對於風機傳動等場合,加減速時間都較長,加速時間和減速時間可以共同給定。

  16、什麼是再生制動?

  電動機在運轉中如果降低指令頻率,則電動機變為異步發電機狀態運行,作為制動器而工作,這就叫作再生(電氣)制動。

  17、是否能得到更大的制動力?

  從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中,由於電容器的容量和耐壓的關係,通用變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元,可以達到50%~100%。

  18、請說明變頻器的保護功能?

  保護功能可分為以下兩類:

  (1)檢知異常狀態後自動地進行修正動作,如過電流失速防止,再生過電壓失速防止。

  (2)檢知異常後封鎖電力半導體器件PWM控制信號,使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。

  19、為什麼用離合器連續負載時,變頻器的保護功能就動作?

  用離合器連接負載時,在連接的瞬間,電機從空載狀態向轉差率大的區域急劇變化,流過的大電流導致變頻器過電流跳閘,不能運轉。

  20、在同一工廠內大型電機一起動,運轉中變頻器就停止,這是為什麼?

  電機起動時將流量和容量相對應的起動電流,電機定子側的變壓器產生電壓降,電機容量大時此壓降影響也大,連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時保護功能(IPE)動作,造成停止運轉。

  21、什麼是變頻解析度?有什麼意義?

  對於數字控制的變頻器,即使頻率指令為模擬信號,輸出頻率也是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻解析度。

  變頻解析度通常取值為0.015~0.5Hz.例如,解析度為0.5Hz,那麼23Hz的上面可變為23.5、24.0 Hz,因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對於像連續卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下,如果解析度為0.015Hz左右,對於4級電機1個級差為1r/min 以下,也可充分適應。另外,有的機種給定解析度與輸出解析度不相同。

  22、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。


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