变频器按能量变换的情况,可大致分为交-交变频器与交-直-交变频器两种,前者是将工频电源转变成所需频率的交流电源,故称直接变频,后者是把直流电能(一般经交流电源整流而得)转变为所需频率的交流电源,故称为逆变器。
简单的交-交变频器,可用两组反并联的变流器组成,如下图:如果让正组变流器和反组变流器轮流导通,则负载上就获得交变的输出电压u0,u0的幅值能够最终靠改变变流器的控制角α加以调节,u0的频率则有正、反两组变流器轮流导通的切换频率所决定。
交-直-交变频器是由整流器与逆变器组成,如下图:如果让两对晶闸管T1、T4与T2、T3轮流切换导通,则负载上就得到交流输出电压u0,u0的幅值可以用改变直流电压ud来调节,u0的频率则取决于两对晶闸管的切换频率。
电动机采用变频器运转同采用工频电源运转相比,由于变频器输出电压、电流中所含谐波的影响,电动机的效率、功率因数将降低,电流将增加(同一负载约增10%)。电动机负载非常轻时,即使电动机电流在变频器额定电流以内,也不可以使用比电动机容量小很多的变频器,这是因为电动机的电抗随电动机的容量不同,即使电动机负载相同,电动机容量越大,其脉动电流值也就越大,因而有可能超过变频器的过流耐量。
标准电动机采用变频器低速运转时,对于U/f一定的转距控制,各频率下运转电流大体同电动机额定频率下的运转电流一样,因此主要应控制电动机铜损造成的温升。在这种低速情况下,即使电动机的铜损大体与额定转速时相同,但由于转速变低,电动机冷却效果变差,电动机定子绕组温升就变大,所以必须与此温升相应地减小运转转矩,降低铜损使用。
标准电动机在标称电压、额定频率下,通常具有输出200%左右最大转矩的能力,如果用变频器运转标准电动机,其转矩特性有如下限制:
1)为保护主电路电力电子元件等,变频器设有限流功能和过流时中断晶体管工作等功能,以防止超过耐量的电流流过,此过电流耐量通常为变频器额定电流的150%左右。
2)在数赫兹的低频区运转时,电动机电阻在阻抗中占的比例增大,转矩特性大幅度降低。
由以上两个限制,电动机与变频器组合时最大转矩值的情况,在低频区最大转矩值变小。在负载变动大或需要启动转矩大的情况下,要注意容量的选择,可使用上一级的电动机与变频器。
通用变频器中,有的可以输出工频以上的频率,但电动机是以工频下运转为前提制造的,因此在工频以上频率使用时,必须确认电动机允许最高频率范围,通常电动机允许最高频率范围受以下因素限制:
电动机用变频器运转时,与工频电源相比噪声有些增大,特别是电动机在额定转速以上运转,通风噪声非常大,采用时必须最大限度地考虑。另外,低速运转同工频运转相比,也有刺耳的金属声(磁噪声)发生,能够正常的使用电抗器,以降低磁噪声。
电动机用变频器运转时,就电动机本身来说,同工频电源相比,振动并没有大幅度增加。但是把电动机安装在机械上,由于机械系统的固有频率发生谐振,以及与所传动机械的旋转体不平衡量大时,往往发生异常振动,为此需要仔细考虑修正平衡,采用轮箍式联轴节或防震橡胶等措施。
变频器一般适用于-10~40℃、海拔低于1000m、相对湿度不大于90%的环境中工作。环境和温度若高于40℃,每升高1℃,变频器应降额5%使用。
1)无腐蚀,无易燃、易爆气体和液体;无灰尘、漂浮性的纤维及金属颗粒;无电磁干扰。
1)变频器必须垂直安装,若多台变频器安装在同一装置或控制箱里时,宜横向并列安装。若采用纵向方式安装,变频器间应加装隔热板。
2)墙挂式安装变频器与周围物体之间的距离,两侧不小于100mm,上下不小于150mm。
3)环境比较洁净,尘埃少时,单台变频器安装宜采用柜外冷却方式;若采用柜内冷却方式,应在变频器柜柜顶安装抽风式冷却风扇。
3)将主回路端子R、S、T、P1、P+、N和U、V、W等公用线)兆欧表电压只能加于主回路公共端连接线和接地端子E(G)之间,一定不可以只连接某一个主回路端子对地进行绝缘电阻的测量,也不能对变频器的控制端子进行绝缘测量,否则可能会损坏变频器。 **
6)绝缘电阻测量结束以后,一定要记住拆除所有上述短接主回路端子的连线、控制回路绝缘测量
不能用兆欧表对控制电路来测试,否则将烧损电路元件。可用万用表的高阻挡在控制回路端子和接地端子之间做测量,达到1MΩ及以上为正常合格。
为了防止兆欧表的高压加到变频器上,在测量外接电路的绝缘电阻时,必须首先把外接电路从变频器上拆下来,还需要注意检查兆欧表的高压是否有可能通过其他回路加到变频器上,如有,则应将有关的所有连线拆下,之后才可以进行测量。
五、变频器的接线、变频器主回路接线)电缆线屑、金属屑、短断头及其螺杆、螺母等不得遗落在变频器内部。
2)变频器输入端(R、S、T),输出端(U、V、W)接线应正确,电缆芯线连接无松动。端子接线部分与其他端子带电部分间应做好绝缘隔离。
3)变频器输出端子排上的N端子不得接至输入电源中性线、变频器控制回路接线)控制回路与主回路的配线、模拟信号回路与反馈信号回路的配线应分开,且保持一定的距离。
2)变频器控制回路中的继电器触点端子引线与其他控制回路端子的连线)变频器控制回路配线应采用屏蔽线)模拟量控制线应采用屏蔽线或屏蔽电缆,屏蔽一端应接至控制电路的公共(COM)侧,不得接至地端(E)或大地,另一端可悬空。
5)开关量控制线未采用屏蔽线,同一信号两根线、变频器接地和防雷接线)变频器接地线)雷电活跃地区,电源进线侧应装设变频器专用避雷器,或按规范在变频器安装处20m的距离以外预埋钢管保护接地装置。
3)多台变频器接地时,变频器应分别与大地相连,不得一台变频器的接地端与另一台变频器的接地端连接后再接地。
4)变频器的接地端子(PE)可与电机电缆的接地线、变频器的“EMC电磁兼容性”接线)传动柜中所有电气设备接地良好,接地线应连接至公共接地点或接地母排上,宜用高频时阻抗较低的扁平导体,例如金属网编织线)变频器的电机电缆须采用屏蔽电缆,屏蔽层的电导截面积不小于每相导线)控制电缆应采用屏蔽电缆,屏蔽层应直接接至变频器内部接地侧,另一侧可通过高频小电容接地。
4)当屏蔽层两端的差模电压(信号线与信号线之间的电位差)较低和连接到同一接地线上时,可将屏蔽层的两端直接接地。
5)模拟信号的传输线应采用双屏蔽的双绞线,不同的模拟信号线单独配线,不同模拟信号不得置于同一对公共反馈回线)低压数字信号线应采用双屏蔽的双绞线)电机电缆应单独配线)变频器控制电缆和电源电缆的安装与接线°角交叉配线,采取了专用夹子将电机电缆和控制电缆屏蔽层固定到接地点。
4)输出电压和电流值应符合产品质量技术文件要求,三相平衡值小于10%。
对变频器进行巡视检查的最大的目的是尽早发现非正常现象,清除尘埃,紧固配件,排除事故隐患等。在变频器运行过程中,可以从设备外部目视检查运作状况有无异常。通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数,如输出电压、输出电流、输出转距、电机转速等,掌握变频器日常运行值的范围,以便及时有效地发现变频器及电动机问题。
1)键盘面板显示是不是正常,有无缺少字符,仪表指示是不是正确,是否有震动、震荡等现象。
3)变频器及引出电缆是否有过热、变色、变形、异味、噪声、振动等异常情况。
5)变频器的散热器温度是不是正常。冷风机电机是否有过热、异味、噪声、振动等异常情况。
6)变频器控制管理系统是否积聚尘埃、各连接线及外围电气元件是否有松动等异常现象。
7)变频器的进线电源是不是正常,电源开关是不是有电火花、缺相,引线压接螺栓是否松动,电压是不是正常等。
过流和过载在变压器的应用中是常常会出现的,此类故障首先要将负载断开,确定是由于负荷过载引起的故障,还是电气主回路、控制回路问题。如果是电气方面的问题,再将变频器和电机电缆脱离开进行全方位检查,进一步确认是哪个环节的故障。
(1)由于电动机负载突变,引起大的冲击电流使过电流保护动作。这类故障一般是暂时的,重新再启动后会回到正常状态。如果经常有负载突变的情况,则应采取限制负载突变或更换较大容量的变频器。
(2)电动机和电缆相间或相对地绝缘破坏,造成匝间或相间对地短路,从而导致过电流,一般遇到此类故障是先将电机不带负载单试,如果仍出现过流则将出线电缆解开,对电机和电缆单独进行检查。
(3)在电动机绕组和外壳之间,电动机电缆和大地之间有着较大的寄生电容,通过寄生电容会有高频漏电电流流向大地,引起过电流和过电压故障。处理问题的办法是加滤波器或选用容量大一级的变频器。
(1)参数设定不正确,如加减速设定的时间太短,变频器的多数参数如果设置不当,均有可能会导致变频器故障。
(2)变频器主回路出现一些明显的异常问题,如果变频器的整流和逆变单元的元器件损坏,会直接引发过流保护动作。控制触发脉冲的卡件发生故障,也有一定可能会导致过电流故障。
(3)变频器本身控制回路的检测元器件故障,引起逆变器不工作或工作不正常,甚至过电流保护动作。
变频器在使用中,如果参数设置不正确,会导致变频器不工作、异常工作或频繁发生保护动作甚至损坏。一般变频器都做了出厂设置,对每一个参数都有一个默认值,这些参数叫缺省值。实际应用时要从以下几方面进行:
1)确认电动机参数,在变频器电动机参数中设定功率、电流、电压、转速、最大频率等,应与电动机铭牌中的数据一致。
2)变频器控制方式的设定主要有频率(速度)控制、转矩控制、PID控制或其他控制方式。每一种控制方式对应于一组数据范围的设定,如果这一些数据范围设定的不正确,就会引起变频器不工作或工作不正常,或出现故障保护动作而跳闸,显示故障类型代码。
3)变频器的启动方式在变频器出厂时设定为面板启动,能够准确的通过真实的情况选用面板、外部端子、通信方式等几种,除面板启动外,别的需要与相应的给定参数及控制端子匹配,否则会引起变频器不工作,工作不正常或频繁发生保护动作甚至损坏。
4)频率给定参数的选择,一般变频器的频率给定也有多种方式,如面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通信方式给定等,可以再一次进行选择其中的一种或几种方式的组合。
变频器的过热保护,有电动机过热保护和变频器过热保护两种,引起过热的原因也是多方面的。一般的电动机过热保护动作,应检查电动机的散热和通风情况,变频器的过热保护动作,则应检查变频器的冷却风扇和通风情况。
变频器在生产运行的过程中,很多时候会出现因电磁干扰而造成的故障,轻易造成变频器产生误动作,不正常启停工作,或者造成模拟控制信号失真,严重时会损坏变频器。
此类故障排查,要确定是外部回路故障还是内部故障,首先将外部的停车及连锁信号摘除,然后短接启动信号端口,如果能启动,则检查外部电路。不行则在变频器控制面板上强制启动,如启动成功则需检查控制输入输出端口。
变频器的载波频率是可调的,可方便人们对噪声的需求。变频器的载波频率出厂值往往与现场需要不符,需要调整。但在实际调整时,往往因载波频率值设定不当,造成各种非正常现象甚至故障,损坏变频器。一般在调试过程中,应试探性地调整载波频率,电动机功率大的相对选用载波频率要低些,并从低端向高端调整。要确定合适的载波频率值后,再考虑要不要加装滤波器或谐波抑制装置。
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近段时间,厂里一号高炉上料卷扬出现了故障,从发生到处理好,经历了一段时间,其中的处理过程觉得值得一写。 大概前一个礼拜的一天晚上,一号高炉的一号变频器(施耐德ATV71型变频器)报故障停机,料车悬挂在中途,电工去后复位送电又正常运行了。 第一次故障显示:一号变频器故障,检查无果,变频器本体显示屏显示失压故障!又发生故障后(电脑上依然报变频器故障,显示屏依然报失压)直接换到二号变频器使用。 第二天下午六点出现一些明显的异常问题,电脑上报的却是左右超极限故障,但料车却在中途,不原因是限位到极限而来的信号。 因为原来设计的是机械限位,由于很不可靠,在当时没有人能调整这限位器。故障频发,后经改造采用成套数字限位,几乎就没发生啥故障(电
变频器介绍 变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随工业自动化程度的逐步的提升,变频器也得到了十分普遍的应用。 变频器工作原理 变频器主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,因此,可以将变频器视为一个电源对待。 变频
的接线方法及其注意事项 /
有关有关变频器专用滤波器与电抗器的区别,变频器专用电源滤波器和电抗器,都有滤波功能,但从构件上来看,二者就有很大的区别,变频器输入滤波器,取代变频器输入电抗器,一般没问题。 变频器专用滤波器与电抗器的区别 变频器专用电源滤波器和电抗器,都具有滤波功能,这点是毋庸置疑的,但是,变频器专用滤波器和电抗器,究竟有啥不一样的区别? 先从构件方面分析:变频器专用滤波器的主要构件包括:滤波电容、滤波电感和电阻,而电抗器的主要构件只有一个,那就是电感。 举一个不太恰当的例子:可以把电抗器看作是软启动器,变频器专用滤波器就是变频器。变频器专用滤波器比电抗器具有更强大的功能,但是,变频器专用滤波器也有不足的地方,就是其电感量没有电抗器大。 因此,一
什么是变频器? 变频器是通过应用电力电子技术,改变电机工作电源频率,以控制电机不同转速的电力控制设备。变频器主要有整流电路、缓冲电路、滤波电路、逆变电路等组成(附图1)。 附图1 整流电路:主要由整流桥组成;将交流电(市电)经过全桥整流后成直流电。对于三相380V的交流电,经整流后,直流电压理论值为380X1.414≈537V;而单相220V的交流电,经整流后,直流电压理论值为220X1.414≈310V。 缓冲电路:抑制在上电瞬间的冲击电流。由电解电容的工作原理可知,变频器在上电瞬间,电容的两端电压不会突变,而电容两端的电流会突变,此时电容两端相当于短路。若没有缓冲电路(充电电阻),整流桥会因为电流过大而损坏。缓冲电路起到了
的概念和功能特点 /
很多人对于 变频器 和节电器的具体区别和用途没有清晰的认识。节电器大体上分为灯具类节电器和各动力类节电器。采用高压滤波和能量吸收技术,自动吸收高压动力设备反向电势的能量,并不断回馈返还给负载,节省了用电设备从高压电网上吸取的这部分电能。下面就简要介绍下他们之间的区别。主要从六个方面向大家介绍。 节电器不同于变频器主要是因为: 第一,变频技术仅是诸多节电技术中的一项,节电技术包括诸如稳压限流、功率因数补偿、相控调功、变频、斩波、滤波、能量回馈等多项技术,即使对于采用了变频原理的节电器来说, 变频器 也仅是节电器中的一个单元而已; 第二,节电器的研发设计考虑了应用现场的各种控制要求,具有便于现场操作的各种控制功能,
变频器专用进线电抗器,是依靠线圈的感抗来阻碍电流变化的电器,抑制变频器产生的高次谐波,其通常串联于变频器进线端和电源之间,并因此而得名。 变频器专用进线申抗器,具有如下功能,1、限制变流器换相时电网侧的电压降; 2、抑制变频器整流过程中产生的高频谐波以及并联变流器组的解耦; 3、限制电网电压的跳跃: 4、减小电网系统操作时所产生的电流冲击; 5、提供变频自动化系统的功率因数; 结构特点 1、常见的变频器专用进线电抗器,一般都是铁芯干式, 2、变频器专用进线电抗器的铁芯,采用优质低损耗进口冷轧硅钢片,气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔,以保证电抗器气隙在运行过程中不发生明显的变化; 3、变频器专用进线电抗器的线圈,采用H级漆包扁铜线绕
西门子S7-200PLC在与英威腾变频器Modbus通讯时,采用自己编制主站通讯程序,参照西门子USS程序格式做成库程序,在多个项目上应用,效果还是可以。 西门子S7-200自由口通讯确实很自由,可以编制任何通讯。 西门子自带的Modbus主站程序,用在变频器控制上,不方便。要求是能向USS库程序一样有多个控制的位信号输入,在速度设定值变化是发送速度值,平时要读变频器的运作时的状态(包括故障状态),还想读变频器运行时的电流。于是,自己根据英威腾变频器的通讯协议,编制了Modbus主站通讯程序。 Modbus通讯协议要求: 读写都是8个字节,只是功能码的不同和读是读得长度,写是写的数据值 发送
变频电源的设计是将交流→直流→交流,输出为纯正弦波。输出的频率和电压在一些范围内被调节。变频器有一个VF曲线,频率随着电压的变化而变化。变频器的功率是由电压提供的,频率控制。 它与用于控制电机速度的变频器不同,也与普通的交流电源不同。理想的交流电源的特点是:内阻为零,频率稳定,电压稳定,电压波形为纯正弦波(无失真)。 变频电源非常接近于理想的交流电源。因此,我们说,先进的发达国家慢慢的变多地采用变频电源作为标准电源,这样做才能够为电气设备提供最佳的供电环境,便于对电气设备的技术性能进行客观评价。 还应注意的是,变频电源主要有两种类型:线性增益型和SPWM开关型。其体积、功耗、效率、励磁电流和散热都与频率有关。 变频电源和
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