变频器的原理与结构.ppt
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1、 变频器变频器的原理与结构的原理与结构施耐德电气(中国)投资有限公施耐德电气(中国)投资有限公司武汉分公司司武汉分公司产品应用工程师产品应用工程师周周 耿耿www.schneider-2008/09SSD Marketing2变频器的原理变频器的原理异步电动机的转速异步电动机的转速n异步电动机的转速按照下列公式计算:n式中:n1为气隙旋转磁场的转速,称为同步速,单位:转每分。n其中:of为电机供电电源频率,工频频率为50Hz或60Hzop为气隙旋转磁场的极数,由电机的结构决定,为2,4,6,8,n对50Hz工频,2级,4级,6级,8级电机的同步转速分别为:3000,1500,1000,750转
2、每分n同步转速实际上也是异步电机理想空载的情况下的转速,这时,转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速相同,相对静止,称为同步。SSD Marketing3滑差率滑差率n式中的s为转子相对于气隙旋转磁场的转速差与同步速之比,称为同步速。n通常情况下,滑差率很小,在8以内,所以普通异步电动机的额定转速总是接近于同步转速,如2910转每分,1430转每分,975转每分,742转每分等等。SSD Marketing4滑差调速滑差调速n通过改变电机滑差的方法调节转速称为滑差调速。n滑差调速的实现是非常困难的。n对最常见的鼠笼式异步电动机,除了改变供电电压外,无法实现滑差调速。n对于绕线转子电机,其转子回路
3、中可以另外串入电阻,通过改变转子的阻值,可以改变异步电机的机械特性曲线,具体讲就是改变产生最大转矩的转速,从而可以对应于负载转矩的转速,即工作点。SSD Marketing5绕线转子电机的滑差调速绕线转子电机的滑差调速n这是一种传统的调速方法,同时提供良好的起动性能。n优点:o起动电流小,通常为额定电流的3倍以下o起动转矩和过载力矩较大,通常可达到额定转矩的2倍以上o如果串联的电阻可以连续调节,可以获得无级调速o可以允许第二象限运行n缺点:o仅仅适用于绕线转子电机o电机结构复杂,造价高o起动和调速装置复杂,笨重,体积大o滑环,炭刷,接触器,电阻等,可靠性低,维护量大o效率低,很多能量消耗在串联
4、的电阻上o调速精度低,分辨率低n趋势:逐渐淘汰SSD Marketing6变极调速变极调速n电机具有多套绕组或一套绕组构成不同的接法,形成不同的极(对)数。n对应于不同的极数,同步速不同转速就不同,最终的转速就不同。n优点:o适用于只要求两种转速的场合。o不需要外加调速装置,只需接触器切换不同的绕组接法。n缺陷:o只能实现有限的有级调速。o调速精度低,反应慢。o绕组接法复杂,可靠性差。o电机效率和功率因数低。o电机成本高。o不能频繁切换。SSD Marketing7变频调速变频调速n最好的方法就是变频调速,也就是改变电源频率,使得同步转速成比例变化,负载转速就可以与电源频率成正比地变化。这种装
5、置称为变频器n变频调速的优点:o效率高,功率因数高。o数字智能化,易于控制和调节。o固态硬件,可靠性高。o可用于快速频繁起停,正反转等。o动态和静态精度高。o容易集成到系统中。o起动和运行电流小。o适用于廉价可靠的鼠笼式异步电动机。n变频调速目前已经成为异步电机调速的主流,现在已经可以控制同步电机等的调速。SSD Marketing8异步电机的转矩特性异步电机的转矩特性n蓝色为转矩特性,n红色为负载特性,n(nN,TN)为额定工作点nTm为可能产生的最大转矩nTst为起动转矩SSD Marketing9负载类型负载类型n变频器的选型和应用,首先要考虑的就是负载的类型n负载可以分为三大类o恒转矩
6、负载例如输送带,提升,钻床,挤出机o变转矩负载例如离心风机,离心泵o恒功率负载例如磨床,高速车床,绕线筒等n根据不同的负载类型,以及其它功能和性能的要求,选择对应系列的变频器SSD Marketing10恒转矩负载恒转矩负载n在整个运行的速度范围内,需要相同大小的负载n当转速变化时,负载转矩基本保持不变n所需功率与转速成正比n通常转速限制在基本频率以内SSD Marketing11变转矩负载变转矩负载n负载转矩是转速的函数:在低速下需要较小的转矩,而在高速下需要较大的转矩n只有两类典型的负载:离心泵和离心风机n额定转速以下o设备产生的流量与泵或风机的转速成正比o设备产生的压力与泵或风机转速的平
7、方成正比o设备消耗的功率与泵或风机转速的立方成正比SSD Marketing12恒功率负载恒功率负载n通常恒功率段是指在电机的基本频率之上n对于一个恒功率负载,实际上负载转矩是负载物理尺寸的函数n在转速较低时需要的转矩较高,在转速较高时,需要的转矩较低.n负载转矩与转速成反比,其乘积,亦即功率为恒定值,称为恒功率负载SSD Marketing13机械知识机械知识四象限水平运动四象限水平运动SSD Marketing14变频器和软起动器的区别变频器和软起动器的区别n软起动器o软起动器是一种智能化的降压起动器,在起动电机时可以有效地控制和限制起动电流,同时可减少对电机及其驱动的设备的机械应力.o软
8、起动可以将机械从零速平滑地加速到额定转速,也可以控制平滑地减速到零速o在只需要软起动和软停止而不需要调速的场合可以使用软起动器o软起动器为了降低起动电流,必须实施降压起动,同时降低了起动转矩n变频器o变频器可以实现软起动和软停止o也可以根据负载的变化和系统的要求调节速度和改变输出转矩o电机起动后可以不以工频转速运行o变频器在起动电机的同时不必降低起动转矩n结论o从功能上,变频器可以取代软起动器,但软起动器不能取代变频器o从成本上,变频器高于软起动器,但其优势自不待言.SSD Marketing15启动电流启动电流n电动机通上工频电源,旋转磁场即以额定同步转速旋转,而电机的转子尚处于静止状态,转
9、子绕组与旋转磁场的相对速度很高,故感应电动势及感应电流都很大,即电子电流可达额定电流的4-7倍。n当使用变频器启动时,启动瞬间变频器的输出频率很低,旋转磁场的转速很低,转子的转速也较低,故启动电流很小。一般使用变频器,启动电流不会大于额定电流的1.5倍。SSD Marketing16当使用软启时,同步转速不变,临界转速不变,临界转距随电压的减小而减小。SSD Marketing17变频器容量的选择变频器容量的选择n一般来说,变频器的额定电流要大于电机的额定电流。n1、同功率电机的额定电流因磁极数而异,磁极数越大,额定电流越大。一般的变频器的额定电流是参照4极电机的。n2、变频器的额定电流因开关
10、频率而异。开关频率越大,额定电流越小。一般的变频器以4KHz定义额定电流的。SSD Marketing18变频器的结构变频器的结构n通常变频器的结构为交直交,也就是将单相或三相交流电压整流成为直流电压(ACDC),然后再将直流“逆变”成为所需频率的三相交流电压(DCAC)。n变频器最主要的部分是逆变部分,而且有生产厂家单独生产逆变部分,所以有时又将变频器称为逆变器。n由于电机和变频器原理的原因,在额定电压以下,在改变输出频率的同时,也要改变输出电压的有效值,这种形式称为可变电压,可变频率,故又将变频器称为VVVF.SSD Marketing19变频器的叫法变频器的叫法nDrive,Conver
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- 变频器 原理 结构
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