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 電器技術(shù)問(wèn)題解答 => 變頻器和軟啟動(dòng)器的運用  
發(fā)布日期:[2009-11-6]    共閱[6174]次
    1、變頻器的工作制是怎樣分級的
變頻器由半導體器件等組成。半導體器件的發(fā)熱小時(shí)常數。ㄍǔR苑昼娪嫞,而且過(guò)載超溫對它們影響嚴重,所以通常都為半導體電力電子裝置規定了嚴格的負載條件—基本負載電流、過(guò)負載電流及持續時(shí)間和頻度(允許過(guò)電流在現的間隔時(shí)間)。
變頻器的工作制等級根據運行狀況和負載條件分為6級:
第1級:100%額定輸出電流,沒(méi)有過(guò)負載的可能性。
第2級:允許輸出基本負載電流,并在此基礎上可有150%的短時(shí)過(guò)負載運行。
需要說(shuō)明的是,由于有了短時(shí)150%過(guò)負載,所以在較長(cháng)時(shí)間內的基本負載只有額定輸出電流的91%。150%過(guò)負載是對基本負載電流而言的,對額定電流而言,過(guò)負載的相對值為150%×91%=136%!
第3—6級的過(guò)負載更大或時(shí)間更長(cháng),目前市場(chǎng)出售的標準型或通用性變頻器,其工作等級一般只涉及到第2級。
2、怎樣根據負載的轉矩特性選擇變頻器
如果用戶(hù)的負載性質(zhì)和參數清楚、明確(例如有確定的速度圖和轉矩圖等),則很容易從變頻器的產(chǎn)品參數(如電流、過(guò)負載電流、持續時(shí)間和過(guò)負載頻度等)中選擇合適的變頻器。選擇變頻器時(shí)涉及的主要負載類(lèi)型及注意事項有以下幾個(gè)方面:
(1)負載的起動(dòng)轉矩和加速轉矩。選擇變頻器時(shí)需要了解負載的起動(dòng)轉矩和加速轉矩的特性。
①起動(dòng)轉矩。大多數給料機、物料輸送機、混料機、攪拌機等機械,起動(dòng)轉矩可能達到額定轉矩的150%—170%,泥漿泵、往復式柱塞本等機械起動(dòng)轉矩,可能達到額定轉矩的150%—175%,這就要選擇能適應較大起動(dòng)轉矩的變頻器;但許多通用機械(如離心式風(fēng)機和水泵等)的起動(dòng)轉矩小于100%額定轉矩,有些可能小至25%額定轉矩,對于這些機械只要選擇能滿(mǎn)足額定轉矩的變頻器即可。
②加速轉矩。加速轉矩是指是機械從剛開(kāi)始轉動(dòng)直至加速到額定轉速所需要的轉矩,其值為機械靜阻轉矩與動(dòng)轉矩之和。一般風(fēng)機、水泵的加速轉矩不超過(guò)額定轉矩的100%。但大功率風(fēng)機由于飛輪的轉動(dòng)慣量GD2很大,加速轉矩就很大;離心式水泵開(kāi)閥門(mén)時(shí)加速轉矩可達100%,而其他型式的泵可能達到150%或更大;軋鋼機等在要求盡量縮短加速時(shí)間時(shí),要求加速轉矩愈大愈好。
(2)變轉矩負載。風(fēng)機、水泵的轉矩近似地與速度平方成正比。除離心式水泵和離心式風(fēng)機不需要考慮過(guò)負載能力外,對其他型式的泵和風(fēng)機都要分析其實(shí)際過(guò)載的可能。
對于沒(méi)有過(guò)負載的設備,可以用設備的額定功率P來(lái)選擇變頻器的容量,這時(shí)變頻器的電流限幅應為100%。如采用有15%、1min過(guò)載能力的變頻器,則電流限幅也可以放寬到115%。
對于轉動(dòng)慣量GD2較大的離心式風(fēng)機,可能有較大的加速轉矩,應選擇有不小于15%、1min過(guò)載能力的變頻器。離心式水泵和離心式風(fēng)機在低速運行時(shí)功率較小,要求調速范圍不大,對變頻器的性能要求不高。
(3)恒轉矩負載。恒轉矩負載的阻力矩與轉速無(wú)關(guān)。但實(shí)際上“恒定”是很少見(jiàn)的。因為設備在運行中有起動(dòng)、加減速運轉和等速運轉多種狀態(tài),負載大小也在變化。如果負載大小和持續時(shí)間及頻率超過(guò)變頻器相應的允許值則應按過(guò)負載時(shí)的尖峰電流并考慮一定的裕量系數來(lái)選擇變頻器的額定輸出電流。如果過(guò)負載的大小、持續時(shí)間和頻度都在變頻器過(guò)載能力的范圍內,則應該充分利用變頻器的過(guò)載能力。
傳動(dòng)牽引負載可分為輕型、中型和重型三類(lèi)。即使輕型牽引,在選擇變頻器時(shí)也要有150%過(guò)載運行、持續時(shí)間2min或200%過(guò)載運行、持續時(shí)間110s的要求。
3、怎樣根據負載的調速范圍選擇變頻器
設備的調速范圍是由生產(chǎn)工藝決定的。選擇變頻器的關(guān)鍵是,在負載最低速度的情況下變頻器能有足夠的輸出電流能力。須指出,是否滿(mǎn)足調速范圍和最低速度運行條件下的轉矩要求,不但取決與于變頻器的性能,也取決于傳動(dòng)電機在最低頻率下的機械特性。如果電動(dòng)機制造廠(chǎng)能準確提供調速電動(dòng)機的轉矩-速度特性曲線(xiàn)和相關(guān)數據,就能據此選擇一個(gè)合適的接近理想的變頻器?傊,只有變頻器和電動(dòng)機組合成一個(gè)變頻調速系統,且兩者的技術(shù)參數符合要求才能滿(mǎn)足低速條件下的負載要求。
4、用變頻器做軟起動(dòng)器有哪些優(yōu)點(diǎn)?適合在什么情況下選用
(1)一般的軟起動(dòng)器只能調壓不能調頻,因此電動(dòng)機氣隙磁通Φ隨電壓降低而減弱(Φ∝U/f),電動(dòng)機轉矩M將將隨電壓的平方而下降(M∝U²;).用變頻器作軟啟動(dòng)器,起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機氣隙磁通Φ=KU/f;保持恒定,電動(dòng)機轉矩M=CmΦI2′cos2 , 基本上取決于電流大小。不但可以實(shí)現無(wú)過(guò)電流起動(dòng),還能提供1.2—2倍的額定轉矩的起動(dòng)轉矩。
(2)起動(dòng)用變頻器中整流器大多采用二極管整流,因此產(chǎn)生的高次諧波少,減少電網(wǎng)側的高次諧波,功率因數高。
(3)由于起動(dòng)用變頻器系短時(shí)工作制,所以其容量要比普通的變頻器小許多,一般為調速變頻器的1/3-1/4.
(4)軟啟動(dòng)用變頻器的價(jià)格較低。以負載為高壓電動(dòng)機為例,如軟起動(dòng)器為1,則調整用變頻器為2—3.5,起動(dòng)用變頻器為0.6—0.8.
用變頻器作為軟起作軟起動(dòng)器,特別適合于重載起動(dòng)或滿(mǎn)載起動(dòng)的機械設備。如大功率高壓風(fēng)機、大型壓縮機、擠壓機的起動(dòng)。
5、變頻器輸入電壓與輸出電流有什么關(guān)系
變頻器通常允許在±15%額定電壓下工作。在這個(gè)電壓范圍內,電路中的欠電壓和過(guò)電壓保護裝置不會(huì )動(dòng)作。但當電壓超過(guò)額定電壓時(shí),變頻器的輸出電流會(huì )減小,超出越多,減小越少。輸出電壓與輸出電流的關(guān)系圖101所示。
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對于額定電壓為400V的變頻器,輸出電壓每高出額定值1V,輸出電流約下降022%。變頻器輸出電壓最高不應超過(guò)480V。
6、變頻器持續低頻運行時(shí)對電動(dòng)機有何影響
所謂持續低頻率運行,一般是指電動(dòng)機在低于1/2額定頻率的狀態(tài)下運行,即在25HZ以下運行。這時(shí)電動(dòng)機的轉速大幅下降,電動(dòng)機冷卻風(fēng)扇量不足,電機溫度將升高。如果采用普通電動(dòng)機(非專(zhuān)用的變頻電動(dòng)機),則電動(dòng)機就不能承受額定負載,而必須減輕負載。如果負載不能減輕,就得更換更大容量的電動(dòng)機,變頻器的容量也要隨之換大。
轉速降低對電動(dòng)機的輸出轉矩的輸出轉矩的影響如下:1/2轉速時(shí),輸出轉矩約降低10%;1/3轉速時(shí),輸出轉矩約降低20%。
另外,低頻運行時(shí),變頻器的輸出波形中高次諧波含量將會(huì )變大,會(huì )明顯增加輸出導線(xiàn)和電動(dòng)機的升溫,并對周?chē)秒娫O備產(chǎn)生電子干擾。干擾嚴重時(shí),還有可能造成變頻器的控制信號失常,甚至停機。
低頻運行時(shí),還會(huì )大大增加電動(dòng)機的電磁噪聲。
7、環(huán)境溫度對變頻器輸出電流有何影響
變頻器正常使用的環(huán)境溫度為-10℃—+50℃.對恒轉矩負載,最高環(huán)境溫度不得超過(guò)50攝氏度;對變轉矩負載,不得超過(guò)40攝氏度。為了安全起見(jiàn),實(shí)際中,一般強調變頻器安裝使用場(chǎng)所的環(huán)境溫度不要超過(guò)40攝氏度。
當環(huán)境溫度不大于40攝氏度時(shí),變頻器可連續輸出100%Ie(Ie為額定電流);當環(huán)境溫度為45攝氏度時(shí),變頻器可連續輸出電流80%Ie;當環(huán)境溫度為50攝氏度時(shí),變頻器的連續輸出電流只有60%Ie。
可見(jiàn),運行環(huán)境溫度超標時(shí)對變頻器可連續輸出電流額定值的影響很大。
因此,必須注意變頻器安裝場(chǎng)所的通風(fēng)散熱,當變頻器的環(huán)境溫度高達40攝氏度以上時(shí),必須采取強迫通風(fēng)措施將室溫降下來(lái)。

 
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