使用变频器的目的和优点1.docx

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使用变频器的目的和优点1

使用变频器的目的和优点

变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。

用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。

正确选择通用型变频器对于传动控制系统能够的正常运行是非常关键的，首先要明确使用通用变频器的目的，按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、起动转矩等要求，充分了解变频器所驱动的负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统，然后决定选用哪种控制方式最合适。

所选用的通用变频器应是既要满足生产工艺的要求，又要在技术经济指标上合理。

若对通用变频器选型、系统设计及使用不当，往往会使同用变频器不能正常运行、达不到预期目标，甚至引发设备故障，造成不必要的损失。

另外，为了确保通用变频器长期可靠的运行，变频器地线的连接也是非常重要的。

1、    变频器的功能和用途

变频器和交流电机构成的可调速传动称为变频器传动，其功能用途如下。

其中可能互为关联，实际上无明确分类，见下表，仅供参考。

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序号

功能

用途

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关键技术

适用变频器

1

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节能

风机、鼓风机、泵

提高运行可靠性

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多台控制和调速

通用变频器

2

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提高生产率

起重机、自动仓库

注塑机

传送带

调速

提高可靠性

运行平稳，防止滑落

通用变频器

专用变频器

专用软件

3

提高产品质量

机床

纸、膜、钢板加工

印刷板开孔机

平滑加减速

调速

力矩控制

定位控制

通用变频器

工程型变频器

4

设备合理化

节省维护

工厂自动化

纤维机械

纸、膜、钢板加工

现有设备增速运行

力矩控制

多电机一体控制

多电机级联控制

提高可靠性

通用变频器

工程型变频器

5

改善环境

耐恶劣环境

空调机

电梯

减小噪音

平滑加减速

防爆

安全性

通用变频器

工程型变频器

专用变频器

2、变频器选用件的特点和应用

众所周知，电机的转速和电源的频率是线性关系。

变频器就是利用这一原理将50Hz的市电通过整流和逆变转换为频率可调的电源。

由于变频器是通过CPU产生6组脉宽可调的SPWM波控制三相的6组功率元件导通/关断，从而形成电压、频率可调的三相输出电压。

其输出电压和输出电流是由SPWM波和三角载波的交点产生的，不是标准的正弦波，包含较强的高次谐波成分，对电网上的其他设备产生很强的干扰，甚至造成不能使用。

为了减小变频器对其他设备和电网的干扰，同时防止电网其他干扰源对变频器的干扰，需要在变频器的输入、输出端增加滤波器、电抗器等抗干扰设备，为此森兰公司推出适用与不同规格变频器的滤波器、电抗器、制动电阻和制动单元，方便用户使用。

变频器选用件的特点和应用

1交流电抗器

串联在电源与变频器输入侧，用于抑制输入电流的高次谐波，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数（提高到0.75-0.85）。

建议在下列情况下使用输入交流电抗器：

变频器所用之处的电源容量与变频器容量之比为101以上；

同一电源上接有晶闸管设备或带有开关控制的功率因数补偿装置；

三相电源的电压不平衡度较大（≥3％）；

由于交流电抗器体积较大，成本较高，变频器功率＞30kW时才考虑配置交流电抗器。

2直流电抗器

直流电抗器串联在直流中间环节母线中（端子P1、P＋之间）。

主要是减小输入电流的高次谐波成分，提高输入电源的功率因数（提高到0.95）。

此电抗器可与交流电抗器同时使用，变频器功率＞30kW时才考虑配置。

3滤波器

在变频器输入、输出电路中，有许多高频谐波电流，滤波器用于抑制变频器产生的电磁干扰噪声的传导，也可抑制外界无线电干扰以及瞬时冲击、浪涌对变频器的干扰。

根据使用位置的不同可以分为输入滤波器和输出滤波器。

输入滤波器有2种，线路滤波器和辐射滤波器：

（1）线路滤波器串联在变频器输入侧，由电感线圈组成，通过增大电路的阻抗减小频率较高的谐波电流；在需要使用外控端子控制变频器时，如果控制回路电缆较长，外部环境的干扰有可能从控制回路电缆侵入，造成变频器误动作，此时将线路滤波器串联在控制回路电缆上，可以消除干扰。

（2）辐射滤波器并联在电源与变频器输入侧，由高频电容器组成，可以吸收频率较高具有辐射能量的谐波成分，用于降低无线电噪声。

线路滤波器和辐射滤波器同时使用效果更好。

输出滤波器串联在变频器输出侧，由电感线圈组成，可以减小输出电流中的高次谐波成分，抑制变频器输出侧的浪涌电压，同时可以减小电动机由高频谐波电流引起的附加转矩。

注意输出滤波器到变频器和电机的接线尽量缩短，滤波器亦应尽量靠近变频器。

4制动电阻和制动单元

在变频器停止和降速时，由于电机的惯性，电机会处于再生制动状态，产生再生能量回馈给直流回路，消耗在内置制动电阻上，如果减速时间设定较短，造成直流母线电压升高过快，能量来不及消耗掉，可能超过电容的耐压或开关元件的容许电压，会造成变频器损坏。

因此生产厂家为不同规格的变频器配备制动电阻或制动单元。

用户在使用变频器时将制动电阻（P、DB）或制动单元（P、N）连接在直流母线两端，以便在直流母线电压升高到一定时，通过制动电阻或制动单元消耗掉多余的能量，保护变频器。

制动电阻与使用电机的飞轮转矩有密切关系，而电机的飞轮转矩在运行时是变化的，因此准确计算制动电阻比较困难，而且没有必要，通常情况是采用经验公式取一个近似的值。

制动电阻R＞＝2UD/IeUD＝700V

Ie：

变频器额定电流

制动电阻P＞＝aUD2/Ie

a为常数，电机容量小时取小，反之取大。

一般情况下，选用合适的制动电阻即可，如果电机功率较大，为了提高变频器在减速时的制动能力，同时使用合适的制动电阻和制动单元，效果较好。

5漏电保护器

在变频器输入、输出引线和电机内部均存在分布电容，且森兰变频器为低噪声型，使用的载波频率较高。

因此变频器的对地漏电流较大（大容量机种更为明显），有时会导致保护电路误动作。

遇到上述问题时，除适当降低载波频率，缩短引线外，还应安装漏电保护器。

当使用漏电保护器时，应注意以下几点：

漏电保护器应设于变频器的输入侧，置于空气开关（无熔丝断路器）之后较为合适；漏电保护器的动作电流应大于该线路在工频电源下不使用变频器时漏电流（线路、无线电噪声滤波器、电机等漏电流的总和）的10倍。

3、    使用变频器的优点

（1）  变频调速的节能

由于采用变频调速后，风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%，这是因为风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例，当用户需要的平均流量较小时，风机、水泵的转速较低，其节能效果也是十分可观的。

而传统的挡板和法门进行流量调节时，耗用功率变化不大。

由于这类负载很多，约占交流电动机总容量的20%～30%，它们的节能就具有非常重要的意义。

对于一些在低速运行的恒转矩负载，如传送带等，变频调速也可节能。

除此之外，原有调速方式耗能较大者（如绕线转子电动机等），原有调速方式比较庞杂，效率较低者（如龙门刨床等），采用了变频调速后，节能效果也很明显。

（2）变频调速在电动机运行方面的优势

变频调速很容易实现电动机的正、反转。

只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。

变频调速系统起动大都是从低速开始，频率较低。

加、减速时间可以任意设定，故加、减速时间比较平缓，起动电流较小，可以进行较高频率的起停。

变频调速系统制动时，变频器可以利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上，也可回馈给供电电网，但回馈给电网需增加专用附件，投资较大。

除此之外，变频器还具有直流制动功能，需要制动时，变频器给电动机加上一个直流电压，进行制动，则无需另加制动控制电路。

（3）以提高工艺水平和产品质量为目的的应用

变频调速除了在风机、泵类负载上的应用以外，还可以广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备控制领域。

它可以提高奇特的产成品率，延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，有的甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高了整个设备控制水平。

使用变频器的优点

4、常见机械及其负载特性

5、变频器基频设置参数的概念

一、基频参数的概念

变频器基频参数的示意图如图：

图1

基频以下，变频器的输出电压随输出频率的变化而变化，V/F=常数，适合恒转矩负载特性。

基频以上，变频器的输出电压维持电源额定电压不变，适合恒功率负载特性。

二、如何设置基频

基频参数设置应该以电动机的额定参数设置，而不能根据负载特性设置，即使电动机选型不适合负载特性，以必须尽量遵循电动机的参数，否则，容易过流或过载。

例如：

如果电机的额定工作频率为50HZ，基频应设置为50HZ；如果电机的额定工作频率为60HZ，基频应设置为60HZ；如果电机的额定工作频率为100HZ，基频应设置为100HZ。

如果电动机选择专用的交流变频电机，电机一般都标注恒转矩、恒功率调速范围。

如果标注5～100HZ为恒转矩，100～150HZ为恒功率，基频应该设置为100HZ。

三、基频设置的注意点

基频参数直接反映变频器输出电压和输出频率的关系，如果设置不当容易造成电动机的过流或过载。

如图2所示。

图2

如图2所示，一台交流电动机的额定工作频率为50HZ，额定电压380V。

如果变频器的基频设置低于50HZ（如基频1），V/F比例高，同等频率的输出电压高，输出电流高，在启动时，容易造成过流。

如果变频器的基频设置高于50HZ（如基频2），V/F比例低，同等频率的输出电压低，输出电流低，在启动时，容易造成无法启动而过载

误区1、使用变频器都能节电

   一些文献宣称变频调速器是节电控制产品，给人的感觉是只要使用变频调速器都能节电。

   实际上，变频调速器之所以能够节电，是因为其能对电动机进行调速。

如果说变频调速器是节电控制产品的话，那么所有的调速设备也都可以说是节电控制产品。

变频调速器只不过比其它调速设备效率和功率因数略高罢了。

   变频调速器能否实现节电，是由其负载的调速特性决定的。

对于离心风机、离心水泵这类负载，转矩与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。

只要原来采用阀门控制流量，且不是满负荷工作，改为调速运行，均能实现节电。

当转速下降为原来的80%时，功率只有原来的51.2%。

可见，变频调速器在这类负载中的应用，节电效果最为明显。

对于罗茨风机这类负载，转矩与转速的大小无关，即恒转矩负载。

若原来采用放风阀放走多余风量的方法调节风量，改为调速运行，也能实现节电。

当转速下降为原来的80%时，功率为原来的80%。

比在离心风机、离心水泵中的应用节电效果要小得多。

对于恒功率负载，功率与转速的大小无关。

水泥厂