變頻器培訓基礎篇

2022-06-07 23:21:02 字數 4340 閱讀 2021

1調速原理

2負載型別

3變頻器原理、功能、應用及選型

3.1 低壓交直交通用變頻器硬體系統介紹

3.2 變頻控制原理:

3.3 變頻器常用功能介紹

3.4 變頻器控制方式應用簡介

3.5 變頻器選型原則

4、公司測試專案及裝置介紹(待補充)

4.1電效能測試

4.2emc測試

4.3安規測試

4.4環境可靠性測試

5、變頻器ce認證競爭優勢分析

5.1 ce認證簡介

5.2 常規的ce認證證書內容的解讀

5.3 常見ce認證的分析和我司優勢

6、 結構ip等級簡介

7、常見通訊方式簡介

7.1 cc-link:

7.2 interbus:

7.3 hart:

7.4 **會匯流排:

7.5 p-net現場匯流排:

7.6 swift-net:

7.7 as-i:

7.8 can:

8、 2023年國內變頻器市場概況(待補充)

8.1 國內低壓變頻器市場概況

8.2 行業概況

8.3 變頻器廠家概況

1 調速原理

交流非同步電機的機械特性公式

n=60f/p(1-s)

n:電機轉速

f:給電機供電的交流電頻率

p:電機極對數

s:轉差率

交流同步電機的機械特性公式

n=60f/p

n:電機轉速

f:給電機供電的交流電頻率

p:電機極對數

電動機調速方式

● 在變頻器出現前同步電機無法實現調速功能,因此只能在定速傳動領域使用

● 三相交流鼠籠電機儘管調速效能不佳,但其結構堅固、經久耐用且**低廉

還是在一些效能較低的傳動現場使用

2 負載型別

電氣傳動系統負載可以分為三大類:

恆轉矩負載:

負載轉矩tl與轉速n無關,任何轉速下tl總保持恆定或基本恆定。例如傳送帶、攪拌機,擠壓機、鑽床,容積幫浦等摩擦類負載以及吊車、提公升機等位能負載都屬於恆轉矩負載。

變頻器拖動恆轉矩性質的負載時,低速下的轉矩要足夠大,並且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩速執行,應該考慮標準非同步電動機的散熱能力,避免電動機的溫公升過高。

恆功率負載:

磨床, 高速車床, 繞線筒、工具機主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產線中的捲取機、開卷機等要求的轉矩,大體與轉速成反比,這就是所謂的恆功率負載。負載的恆功率性質應該是就一定的速度變化範圍而言的。當速度很低時,受機械強度的限制,tl不可能無限增大,在低速下轉變為恆轉矩性質。

負載的恆功率區和恆轉矩區對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恆磁通調速時,最大容許輸出轉矩不變,屬於恆轉矩調速;而在弱磁調速時,最大容許輸出轉矩與速度成反比,屬於恆功率調速。如果電動機的恆轉矩和恆功率調速的範圍與負載的恆轉矩和恆功率範圍相一致時,即所謂"匹配"的情況下,電動機的容量和變頻器的容量均最小。

變轉矩負載:

在各種風機、水幫浦、油幫浦中,隨葉輪的轉動,空氣或液體在一定的速度範圍內所產生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉速的減小,轉矩按轉速的2次方減小。這種負載所需的功率與速度的3次方成正比。

當所需風量、流量減小時,利用變頻器通過調速的方式來調節風量、流量,可以大幅度地節約電能。由於高速時所需功率隨轉速增長過快,與速度的三次方成正比,所以通常不應使風機、幫浦類負載超工頻執行。

3 變頻器原理、功能、應用及選型

3.1 低壓交直交通用變頻器硬體系統介紹

變頻器的輸出波形

輸出電流波形接近正弦波,諧波成分為導致變頻器輸出干擾的主要原因。

輸出電壓波形為脈衝波,其形成機制稱為脈寬調變技術

變頻器簡化系統電路

3.2 變頻控制原理:

交流調速的控制核心是:只有保持電機磁通恆定才能保證電機出力,才能獲得理想的調速效果

v/f控制----簡單實用,效能一般,使用最為廣泛。只要保證輸出電壓和輸出頻率恆定就能近似保持磁通保持恆定。例:

對於380v 50hz電機,當執行頻率為40hz時,要保持v/f 恆定,則40hz時電機的供電電壓:380×(40/50)=304v。低頻時,定子阻抗壓降會導致磁通下降,需將輸出電壓適當提高

向量控制---效能優良,可以與直流調速媲美,技術成熟較晚。模仿直流電機的控制方法,採用向量座標變換來實現對非同步電機定子勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦控制,保持電機磁通的恆定,進而達到良好的轉矩控制效能,實現高效能控制。效能優良,控制相對複雜,直到90代計算機技術迅速發展才真正大範圍使用

通用變頻器和高效能變頻器的區別:

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的交流電壓,而後在此基礎上按照加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設定頻率到達。

注:啟動頻率不宜過大,否則會造成啟動衝擊或過流

先制動後從啟動頻率再啟動

變頻器先給電機通脈衝直流,使電機保持在停止狀態,然後再按照從啟動頻率方式直接啟動。

注:一般應用在負載初始狀態不確定的場合

轉速跟蹤啟動

直接將正在自由旋轉的電機或負載由當前速度驅動到預定速度

注:非常適用於水幫浦的工頻變頻切換或重要裝置的異常停機後的快速恢復

● 停車方式

減速停車

變頻器接到停止命令後按照減速時間對應曲線逐漸減小輸出頻率,到0後停機。

注:這種方式最常用,當直流母線電壓過高時會自動啟動能耗制動,此時需配置制動單元,否則會報減速過電壓

自由停車

變頻器接到執行停止命令後,立刻中止輸出,負載靠自然阻力停止。

注:變頻器故障時的停車方式就是自由停車

減速+直流制動停車

變頻器接到執行停止命令後,按照減速時間對應曲線逐漸減少輸出頻率,當到達某一預設頻率,即開始直流制動(通脈衝直流)停車,防止電機爬行

注:對於大慣量負載或有定位要求的場合非常適用

其它功能:

3.4 變頻器控制方式應用簡介

鍵盤控制

特點:● 執行命令由鍵盤上的run和stop決定

● 執行方向一般由變頻器內部引數決定

● 執行給定由鍵盤修改特定功能碼完成

● 方便快捷

適用場合

● 在裝置除錯時廣泛使用

● 應用在簡單且實時性不強的單機場合

外部端子控制(單機)

特點:● 執行命令由外部啟停按鈕決定,通過變頻器外部端子fwd/rev決定執行方向

● 執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

● 應用在實時性較強獨立系統

● 使用範圍最廣

外部端子控制(多機)

使用場合:

各類小型生產線或系統

特點:● 實時性好

● 除錯維護方便

● 線路複雜,抗干擾能力差

通訊控制

使用場合:

● 各類中大型生產線或系統特點:

● 所有控制均通過通訊電纜

● 線路相對簡單,自動化

水平高,資訊交換量大

● 實時性好,抗擾能力強

● 為防止網路故障,特設獨立急停功能

● 投入大,除錯維護困難

3.5 變頻器選型原則

考慮變頻器執行的經濟性和安全性,變頻器選型保留適當的餘量是必要的。要準確選型,必須要把握以下幾個原則:

● 充分了解控制物件效能要求。一般來講如對啟動轉矩、調速精度、調速範圍要求較高的場合則需考慮選用向量變頻器,否則選用通用變頻器即可

● 了解負載特性,如是通用場合,則需確定變頻器是g型還是p型

● 了解所用電機主要銘牌引數:額定電壓、額定電流。

● 確定負載可能出現的最大電流,以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小於適配電機額定電流,則按適配電機選擇對應變頻器,考慮成本因素,如選用的是通用變頻器,則可以選擇p型機

● 以下情況要考慮容量放大一檔:

1、長期高溫大負荷

2、異常或故障停機會出現災難性後果的現場

3、目標負載波動大

4、現場電網長期偏低而負載接近額定

5、繞線電機、同步電機或多極電機(6極以上)

充分了解各變頻器支援的選配件是正確選配的基礎。對於變頻器的選配件選配,必須要把握以下幾個原則:

● 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**空調、電機功率大於55kw以上電網品質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

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

● 以下情況一般要選用制動單元和制動電阻:提公升負載、頻繁快速加減速、大慣量(自由停車需要1min以上,恆速執行電流小於加速電流的裝置)

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