变频器的工作原理和用户选择的标准

简要说明选择变频器作为异步电动机控制设备的目的、工作原理和标准。

鼠笼式感应电动机 今天,它是用于控制各种机器和机制的最庞大和最可靠的设备。但每一枚奖牌都有另一面。

感应电动机的两个主要缺点是不可能简单 转子速度控制, 非常大的启动电流 — 标称值的五、七倍。如果只使用机械控制装置,这些缺点会导致大量的能量损失和冲击机械负载。这对设备的使用寿命具有极其不利的影响。

频率转换器

频率转换器作为这个方向研究的结果,一类新的设备诞生了,这使得以电子方式而非机械方式解决这些问题成为可能。

频率转换器 带脉冲宽度控制(带 PWM 的 PE)可将浪涌电流降低 4-5 倍。它提供感应电机的平稳启动,并根据给定的电压/频率比控制驱动器。

变频器可节省高达 50% 的能源。允许相邻设备之间的反馈成为可能,即针对任务自动调整设备并改变整个系统的运行条件。

变频器的工作原理

PWM变频器是 双转换逆变器…首先,电源电压 220 或 380 V 通过输入二极管桥进行整流,然后使用电容器对其进行平滑和滤波。

这是转型的第一阶段。在第二阶段,从恒压开始,使用控制微电路和输出桥 IGBT开关,就形成了具有一定频率和占空比的PWM序列。在变频器的输出端,发出成组的矩形脉冲,但由于感应电动机定子绕组的电感,它们被积分,最后变成接近正弦波的电压。

变频调速感应电动机的机械特性 变频调速异步电动机的机械特性:a——接线图; b——具有恒定静阻力矩的负载特性; c——风机负荷特性; d——静载力矩特性,与旋转角速度成反比。

用于开启变频器的典型电路 用于开启变频器的典型电路 变频器电路中电源线(电缆)的连接示例 变频器电路中电源线(电缆)的连接示例

选择变频器的标准

频率转换器功能选择 每个制造商都试图在市场上获得竞争优势。增加销量的第一条经验法则是低价。因此,制造商努力在其产品中只包含必要的功能。其余的作为选项提供。在购买变频器之前,请确定您需要哪些功能。值得选择在基本版本中具有大部分必要功能的设备。

通过控制方法

那些在功率、性能类型、过载能力等方面不合适的转换器立即报废。根据您必须决定选择什么的管理类型, 标量或矢量控制.

大多数现代变频器实施矢量控制,但此类变频器比标量变频器更昂贵。

矢量控制通过减少静态误差允许更精确的控制。标量模式仅支持输出电压和输出频率之间的恒定比率,但对于风扇,例如,这已经足够了。

自问世以来,矢量控制已成为一种极为流行的感应电机控制策略。目前大部分变频器都是矢量控制,甚至是无传感器矢量控制(这种趋势出现在原本是标量控制,没有连接速度传感器端子的变频器)。

矢量控制的基本原理在于单独独立调节电机的磁化电流和正交电流,轴的机械转矩与正交电流成正比。励磁电流决定转子零磁链的值并保持恒定。

当速度稳定时,正交电流设定点是使用一个单独的 PI 控制器生成的,其输入是期望和测量的电机速度之间的差异。因此,正交电流始终设置为最小值,以提供足够的机械扭矩来维持设定速度。因此,矢量控制具有较高的能效。

通过电源

如果设备的功率大致相同,则根据最大负载的功率选择同一公司容量的转换器。这将确保互换性并简化设备维护。建议所选变频器的服务中心在您所在的城市。

通过电源电压

始终选择电压范围尽可能宽的转换器,包括上下电压。事实上,对于本地网络而言,标准这个词只能带来欢笑和泪水。如果低电压很可能会导致变频器停止,那么升高的电压可能会导致电源电解电容器爆炸和设备输入失败。

按频率调节范围

频率转换器当使用额定工作频率高的电机时,例如磨床(1000 Hz 或更高),频率调节的上限很重要。确保频率范围适合您的需要。下限定义驱动器速度控制范围。标准是1:10。如果需要更大的范围,只选择矢量控制,向厂家索取驱动参数。即使声称的 0 Hz 限制也不能保证驱动器的稳定运行。

通过控制输入的数量

输入控制命令(启动、停止、反转、停止等)需要离散输入。反馈信号(驱动器在运行期间的设置和设置)需要模拟输入。需要数字输入来输入来自数字速度和位置传感器的高频信号(编码器).输入的数量永远不能太多,但输入越多,系统可以构建的越复杂,成本也越高。

按输出信号数

离散输出用于为各种事件(警报、过热、输入电压高于或低于水平、错误信号等)输出信号。模拟输出用于构建复杂的反馈系统。选择建议与上一段相似。

控制总线

用于控制变频器的设备必须具有与所选变频器相同的总线和输入/输出数量。为将来的升级留出一些输入和输出空间。

在保修期内

保修期可以间接让您评估变频器的可靠性。当然,您应该选择具有长期计划的变频器。一些制造商特别规定了不在保修范围内的损坏情况。请始终仔细阅读文档并在线搜索设备型号和制造商的评论。这将帮助您做出正确的选择。不要花钱购买优质服务和员工培训。


支架上的变频器
支架上的变频器

过载能力

作为第一个近似值,变频器的功率应选择为比电机功率大 10-15%。变频器的电流应高于电机的额定电流,略高于可能的过载电流。

在特定机制的描述中,通常会指出过载电流及其流动的持续时间。阅读文档!这将使您保持娱乐并可能防止将来损坏设备。如果驱动器还具有冲击(峰值)负载(负载持续 2-3 秒)的特点,则有必要为峰值电流选择转换器。再次收取 10% 的保证金。
另请参阅此主题: 用于泵装置的 VLT AQUA Drive 变频器

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