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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(yùn)用  
發(fā)布日期：[2009-11-6]    共閱[6452]次
    1、變頻器的工作制是怎樣分級(jí)的
變頻器由半導(dǎo)體器件等組成。半導(dǎo)體器件的發(fā)熱小時(shí)常數(shù)�。ㄍǔＲ苑昼娪�(jì)），而且過(guò)載超溫對(duì)它們影響嚴(yán)重，所以通常都為半導(dǎo)體電力電子裝置規(guī)定了嚴(yán)格的負(fù)載條件—基本負(fù)載電流、過(guò)負(fù)載電流及持續(xù)時(shí)間和頻度（允許過(guò)電流在現(xiàn)的間隔時(shí)間）。
變頻器的工作制等級(jí)根據(jù)運(yùn)行狀況和負(fù)載條件分為6級(jí)：
第1級(jí)：100%額定輸出電流，沒(méi)有過(guò)負(fù)載的可能性。
第2級(jí)：允許輸出基本負(fù)載電流，并在此基礎(chǔ)上可有150%的短時(shí)過(guò)負(fù)載運(yùn)行。
需要說(shuō)明的是，由于有了短時(shí)150%過(guò)負(fù)載，所以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的基本負(fù)載只有額定輸出電流的91%。150%過(guò)負(fù)載是對(duì)基本負(fù)載電流而言的，對(duì)額定電流而言，過(guò)負(fù)載的相對(duì)值為150%×91%=136%�！�
第3—6級(jí)的過(guò)負(fù)載更大或時(shí)間更長(zhǎng)，目前市場(chǎng)出售的標(biāo)準(zhǔn)型或通用性變頻器，其工作等級(jí)一般只涉及到第2級(jí)。
2、怎樣根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性選擇變頻器
如果用戶(hù)的負(fù)載性質(zhì)和參數(shù)清楚、明確（例如有確定的速度圖和轉(zhuǎn)矩圖等），則很容易從變頻器的產(chǎn)品參數(shù)（如電流、過(guò)負(fù)載電流、持續(xù)時(shí)間和過(guò)負(fù)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(fù)載類(lèi)型及注意事項(xiàng)有以下幾個(gè)方面：
（1）負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和加速轉(zhuǎn)矩。選擇變頻器時(shí)需要了解負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和加速轉(zhuǎn)矩的特性。
①起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。大多數(shù)給料機(jī)、物料輸送機(jī)、混料機(jī)、攪拌機(jī)等機(jī)械，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的150%—170%，泥漿泵、往復(fù)式柱塞本等機(jī)械起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的150%—175%，這就要選擇能適應(yīng)較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變頻器；但許多通用機(jī)械（如離心式風(fēng)機(jī)和水泵等）的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于100%額定轉(zhuǎn)矩，有些可能小至25%額定轉(zhuǎn)矩，對(duì)于這些機(jī)械只要選擇能滿(mǎn)足額定轉(zhuǎn)矩的變頻器即可。
②加速轉(zhuǎn)矩。加速轉(zhuǎn)矩是指是機(jī)械從剛開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)直至加速到額定轉(zhuǎn)速所需要的轉(zhuǎn)矩，其值為機(jī)械靜阻轉(zhuǎn)矩與動(dòng)轉(zhuǎn)矩之和。一般風(fēng)機(jī)、水泵的加速轉(zhuǎn)矩不超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩的100%。但大功率風(fēng)機(jī)由于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2很大，加速轉(zhuǎn)矩就很大；離心式水泵開(kāi)閥門(mén)時(shí)加速轉(zhuǎn)矩可達(dá)100%，而其他型式的泵可能達(dá)到150%或更大；軋鋼機(jī)等在要求盡量縮短加速時(shí)間時(shí)，要求加速轉(zhuǎn)矩愈大愈好。
（2）變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)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(jī)不需要考慮過(guò)負(fù)載能力外，對(duì)其他型式的泵和風(fēng)機(jī)都要分析其實(shí)際過(guò)載的可能。
對(duì)于沒(méi)有過(guò)負(fù)載的設(shè)備，可以用設(shè)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(yīng)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(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2較大的離心式風(fēng)機(jī)，可能有較大的加速轉(zhuǎn)矩，應(yīng)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(jī)在低速運(yùn)行時(shí)功率較小，要求調(diào)速范圍不大，對(duì)變頻器的性能要求不高。
（3）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的阻力矩與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。但實(shí)際上“恒定”是很少見(jiàn)的。因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)行中有起動(dòng)、加減速運(yùn)轉(zhuǎn)和等速運(yùn)轉(zhuǎn)多種狀態(tài)，負(fù)載大小也在變化。如果負(fù)載大小和持續(xù)時(shí)間及頻率超過(guò)變頻器相應(yīng)的允許值則應(yīng)按過(guò)負(fù)載時(shí)的尖峰電流并考慮一定的裕量系數(shù)來(lái)選擇變頻器的額定輸出電流。如果過(guò)負(fù)載的大小、持續(xù)時(shí)間和頻度都在變頻器過(guò)載能力的范圍內(nèi)，則應(yīng)該充分利用變頻器的過(guò)載能力。
傳動(dòng)牽引負(fù)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(yùn)行、持續(xù)時(shí)間2min或200%過(guò)載運(yùn)行、持續(xù)時(shí)間110s的要求。
3、怎樣根據(jù)負(fù)載的調(diào)速范圍選擇變頻器
設(shè)備的調(diào)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(fù)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(diào)速范圍和最低速度運(yùn)行條件下的轉(zhuǎn)矩要求，不但取決與于變頻器的性能，也取決于傳動(dòng)電機(jī)在最低頻率下的機(jī)械特性。如果電動(dòng)機(jī)制造廠能準(zhǔn)確提供調(diào)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線和相關(guān)數(shù)據(jù)，就能據(jù)此選擇一個(gè)合適的接近理想的變頻器�？傊挥凶冾l器和電動(dòng)機(jī)組合成一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)，且兩者的技術(shù)參數(shù)符合要求才能滿(mǎn)足低速條件下的負(fù)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(diào)壓不能調(diào)頻，因此電動(dòng)機(jī)氣隙磁通Φ隨電壓降低而減弱（Φ∝U/f），電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)氣隙磁通Φ=KU/f;保持恒定，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩M=CmΦI2′cos2 , 基本上取決于電流大小。不但可以實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)電流起動(dòng)，還能提供1.2—2倍的額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)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(cè)的高次諧波，功率因數(shù)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(diào)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(fù)載為高壓電動(dòng)機(jī)為例，如軟起動(dòng)器為1，則調(diào)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(jī)械設(shè)備。如大功率高壓風(fēng)機(jī)、大型壓縮機(jī)、擠壓機(jī)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(nèi)，電路中的欠電壓和過(guò)電壓保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。但當(dāng)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(duì)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(yīng)超過(guò)480V。
6、變頻器持續(xù)低頻運(yùn)行時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響
所謂持續(xù)低頻率運(yùn)行，一般是指電動(dòng)機(jī)在低于1/2額定頻率的狀態(tài)下運(yùn)行，即在25HZ以下運(yùn)行。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大幅下降，電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇量不足，電機(jī)溫度將升高。如果采用普通電動(dòng)機(jī)（非專(zhuān)用的變頻電動(dòng)機(jī)），則電動(dòng)機(jī)就不能承受額定負(fù)載，而必須減輕負(fù)載。如果負(fù)載不能減輕，就得更換更大容量的電動(dòng)機(jī)，變頻器的容量也要隨之換大。
轉(zhuǎn)速降低對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的輸出轉(zhuǎn)矩的影響如下：1/2轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩約降低10%；1/3轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩約降低20%。
另外，低頻運(yùn)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(dǎo)線和電動(dòng)機(jī)的升溫，并對(duì)周?chē)秒娫O(shè)備產(chǎn)生電子干擾。干擾嚴(yán)重時(shí)，還有可能造成變頻器的控制信號(hào)失常，甚至停機(jī)。
低頻運(yùn)行時(shí)，還會(huì)大大增加電動(dòng)機(jī)的電磁噪聲。
7、環(huán)境溫度對(duì)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(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最高環(huán)境溫度不得超過(guò)50攝氏度；對(duì)變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不得超過(guò)40攝氏度。為了安全起見(jiàn)，實(shí)際中，一般強(qiáng)調(diào)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(dāng)環(huán)境溫度不大于40攝氏度時(shí)，變頻器可連續(xù)輸出100%Ie（Ie為額定電流）；當(dāng)環(huán)境溫度為45攝氏度時(shí)，變頻器可連續(xù)輸出電流80%Ie；當(dāng)環(huán)境溫度為50攝氏度時(shí)，變頻器的連續(xù)輸出電流只有60%Ie。
可見(jiàn)，運(yùn)行環(huán)境溫度超標(biāo)時(shí)對(duì)變頻器可連續(xù)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(dāng)變頻器的環(huán)境溫度高達(dá)40攝氏度以上時(shí)，必須采取強(qiáng)迫通風(fēng)措施將室溫降下來(lái)。
 
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