变频器面临,变频器基础知识详解

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电工电气网】讯

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。

楚汉争霸有十面埋伏,虞姬情殇千年,霸王挥泪别江东,自刎千古恨;现今变频器的十面“埋伏”,同样会让其饱受痛苦。现在小编在这里唠一唠让变频器“饱经苦难”的十面“埋伏”。

变频器主要由整流、滤波、逆变、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。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器的十面“埋伏”之一:过压

变频器频率给定方式

电源电压、发电机组电压过高,变频器长时间供电过高容易造成内部元件损坏!

变频器常见的频率给定方式主要有:操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通讯方式给定等。这些频率给定方式各有优缺点,须按照实际所需进行选择设置,同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。

变频器的十面“埋伏”之二:沙尘暴

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金属等导电粉尘、灰尘过多造成主电路短路亦或者灰尘堵满冷却片温度过高导致跳闸及烧毁。

变频器工作原理

变频器的十面“埋伏”之三:水灾

整流器

变频器安装调试前,处于潮湿环境中;变频器在运行使用中,工作环境恶劣,会有雨水或者油污、油雾等附着水汽结露,造成电器元件长期处在潮湿环境中,对线路板以及绝缘结构造成损伤。

最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。

变频器的十面“埋伏”之四:桑拿

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周围环境温度过高,风机堵转,马达过热等造成变频器无法有效散热,影响机器的使用寿命和造成机器损伤。

平波回路

变频器的十面“埋伏”之五:加载

在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。

长时间的负载过高,不仅会影响电机的寿命,同样将损坏变频器,影响其使用寿命。

逆变器

变频器的十面“埋伏”之六:欠压

同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。

电源电压,发电机组电压不够,使得变频器频繁欠压,容易导致内部元件损坏。

控制电路是给异步电动机供电的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

变频器的十面“埋伏”之七:腐蚀

运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。

因腐蚀性气体造成拨动开关、继电器接触不良;因腐蚀性气体造成晶体间短路,端子腐蚀造成主电路短路,线路板腐蚀造成各器件间短路。

电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。

变频器的十面“埋伏”之八:雷击

驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

没有按照设备厂家的要求,没给变频器接地及装设避雷措施!导致雷雨天气时候变频器容易损坏!

速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

变频器的十面“埋伏”之九:冷暴力

保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

使用者不按照要求检差和定期维护变频器,或多年不更换风机,不检差机器部件的使用情况和损伤程度。

变频器功能作用

变频器的十面“埋伏”之十:配错郎

变频节能

选型不准,会造成变频器超载,小马拉大车的现象,参数未调整到最佳使用状态,使变频器经常过流、过压等问题,造成机器劳损,损伤!

变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。

电动机使用变频器的作用就是为了调速,并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电,这个过程叫整流。把直流电变换为交流电的装置,其科学术语为“inverter”。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。

变频不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。
作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯。
变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。但是他的前提条件是:

第一、大功率并且为风机/泵类负载;

第二、装置本身具有节电功能;

这是体现节电效果的三个条件。除此之外,无所谓节不节电,没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能,就是夸大或是商业炒作。知道了原委,你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用,否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。

功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,增加了电网的有功功率。

软启动节能