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变频器六大基本功能

2016-09-13 14:36:09 admin 28

        变频器(Variable-frequencyDrive,VFD),全称变频调速器,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 是三相电动机的驱动控制设备之一,在工业自动化领域,其作用 和地位举足轻重,不可或缺。

        变频器 主要具有以下功能:

一、软起动节能

        电机硬 启动对电网造成严重的冲击,而且还 会对电网容量要求过高,启动时 产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的 使用寿命极为不利。而使用 变频节能装置后,利用变 频器的软启动功能将使启动电流从零开始,最大值 也不超过额定电流,减轻了 对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了 设备和阀门的使用寿命。节省了 设备的维护费用。

        变频器在诞生之初,是针对 最普遍使用的三相异步鼠笼式电动机来做的,三相异 步电动机的速度公式是n=60f(1-s)/p,通过改 变电动机的输入频率,进而改 变电动机的转速是最彻底最方便可靠的方式。电动机 直接起动的瞬间电流是正常稳定运行的6~8倍,降压起动是4~5倍,而变频调速,不会超过1.5倍变频器额定电流,无论是对电网冲击,还是设备适应性,其好处是显而易见的。

二、无级调速软

        无级调速,就是无 等级无台阶的调速,从零速 起动到最高速度,以及从 最高速度降到零速,一气呵成,速度曲线连续、平滑、稳定,如图1所示,极大的 适应了负载惯性,提高了 多个机械设备相互间的适应能力,提高了生产效率,大大降低了机械摩擦、振动和噪音,延长了设备寿命,降低了维护成本。普通变 频器输出频率都在0.00Hz~400.00Hz左右,频率分辨率都在0.01Hz,有些到达650.00Hz,高频的 变频器可以输出达到5000Hz,已经完 全覆盖工业调速的所有范围。

        在变频器诞生之前,我们已 经有很多机械调速方式,在我们 的日常生活中随处可见,如大小齿轮,皮带,减速机等等,而这些调速方式,每次只 能输出一个固定比例的速度,要想频 繁改变速度就不是那么容易,当然还 有滑差电机的方式,但毕竟使用范围有限,而且维护和成本较高。随着晶体管、微处理 芯片等核心元器件的出现,促使无 级调速技术实现重大突破。变频器 的诞生是顺应工业自动化水平需要和多个相关产业发展的结果(公众号:泵管家)。

三、变频节能

        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。以风机 水泵型负载的节能的例子来说:一台离 心泵电机功率为55千瓦,当转速 下降到原转速的4/5时,其耗电量为28.16千瓦,省电48.8%,当转速 下降到原转速的l/2时,其耗电量为6.875千瓦,省电87.5%。

        变频器的节能功能,已经被 广泛应用与各种工业和民用生产生活中,尤其将 变频器用于平方转矩负载时更为突出,例如风扇、风机、泵、螺旋桨负载,这是由 此类负载转矩曲线决定的。在低速 时由于流体的流速低,所以负载转矩很小,随着电 动机转速的增加,流速增快,负载转 矩和功率也越来越大。

四、设备及自我保护功能

        大家知道,在实际 设备运行过程中,常常会 有多种因素导致各种故障和设备损坏,如果能 够进行智能检测,和自动报警及保护,将是非常有必要的,例如欠电压、过电压、雷击、过载、负载堵转、温度过高、通信故障、电磁干扰、电源缺相、电机缺相、负载短路、接地短路等等,有些故障是致命的,一旦出现,后果不堪设想。

        变频器在研发过程中,首先出 于对变频器自身内部器件安全性考虑,就加入 了多重检测和保护,例如变 频器逆变模块的允许最大电流一般不会超过额定的2倍,电解电 容允许的最高温度为85℃,电磁兼容设计等等,再加上 会负载侧的检测和反馈(如电机 温度检测及保护、瞬时掉电不停机等),使得今 天的变频器高度智能化,不仅能 保护自身的安全正常使用,也大大 保护了前后级设备的安全运行。

五、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。

六、自动化控制功能

        今天的 变频器的控制功能已经非常齐全,可以很 好的配合其他控制设备和仪器,实现系 统化组网的集中实时监视和控制,如配合DCS,PLC,传感器,HMI,CNC,上位机,伺服驱动器等等,大大提 高了生产线的自动化程度,节省了人力物力,提高了效率,降低了成本。例如变 频器可以有多种频率给定方式,如数字设定,电位器,外部模拟量(0~10V,4~20mA),多段速,PID等方式,可以外搭各种控制器、反馈信号的频率指令,远程/本地控制切换,方便了 用户的多种控制需要,还有一些公司,陆续推 出多款行业专机,针对一 些细分行业用户进行个性化定制开发,一体化开发,为用户 节省了选型的麻烦系统兼容性的问题,节约了成本。

        变频器,是工业 自动化领域重要的一员。随着中 国自动化产业高速发展,中国优 秀变频器品牌的产品性能和稳定性,在一些 方面已经超越了很多国外品牌,而且国 产品牌市场份额逐步提升。

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