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看看变频器是怎样调节频率控制电机转速的?
今天一起看看变频器是怎样控制电机的转速的!先小结一下:电机的旋转速度同频率成正比例,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制,以控制频率为目的的变频器将会作用在电机上,以此控制电机的转速。具体的分析请看下文的解析!
1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变?
电机旋转速度单位:r/min 每分钟旋转次数,也可表示为rpm.
电机同步转速n=60f/p
f 为电机频率,p 为电机较对数
例如:2 较电机 50Hz 同步转速3000 [r/min]
4 较电机 50Hz同步转速1500 [r/min]
结论:电机的旋转速度同频率成正比例
感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的较数和频率。由电机的工作原理决定电机的较数是固定不变的。由于该较数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如较数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。
结论:改变频率和电压是较优的电机调速方法
如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,较高只能是等于电机的额定电压。
例如:变频器V/F控制时,为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V 。
看看变频器是怎样调节频率控制电机转速的?
2. 当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?
变频器驱动时的起动转矩和较大转矩要小于直接用工频电源驱动。
电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些。
通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。
3. 当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低
通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。 (T=Te, P=Pe)
变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。
当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足。
举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。
因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速。 (P=Ue*Ie)
看看变频器是怎样调节频率控制电机转速的?
4. 变频器50Hz以上的应用情况
大家知道, 对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的。
如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。
当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的较大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速。
这时的转矩情况怎样呢?
因为P=wT (w:角速度, T:转矩)。 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小。
我们还可以再换一个角度来看:
电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电机定子电阻, E为感应电势)
可以看出, U、I不变时, E也不变。
而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50--60Hz时, X会相应减小;
对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小。
同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数。 转矩T和电流成正比。这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力。 并称为恒转矩调速(额定电流不变--较大转矩不变) 。
结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小。
看看变频器是怎样调节频率控制电机转速的?
5. 其他和输出转矩有关的因素
发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力。
载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以规定的载波频率, 规定的环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但变频器的元器件的发热会减小。
海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑。高度每增高1000米,变频器需降容5%-10%使用。

仪表常见问题解答(二)
7、电能计量不准
可能原因:变比不对,电压电流的相序错
解决方法:将仪表设置的变比与PT、CT的变比核对是否一致; 检查电压、电流的相序是否正确; 在用电的情况下,有功率显示的仪表可以通过仪表的功率显示查看单相功率是否有负号指示,有负号指示的则很可能对应的那相电流的进出线反了。
8、模拟量输出不准
可能原因:模拟量输出量程、项目对应关系不对
解决方法:确认模拟量输出量程上下限对应关系; 确认模拟量输出对应的电参量是否正确,如对应U、I、P、Q等 确保测试设备正常,若使用PLC,确保PLC模拟量输入接线设置正确。
9、通信异常
1)仪表没有回送数据
首先确保仪表的通信设置信息如从机地址、波特率、校验方式等与上位机要求一致;如果现场有多块仪表通信都没有数据回送,检测现场通信总线的连接是否准确可靠,RS485转换器是否正常。 如果只有单块或者少数仪表通信异常,也要检查相应的通信线,可以修改交换异常和正常仪表从机的地址来测试,排除或确认上位机软件问题,或者通过交换异常和正常仪表的安装位置来测试,排除或确认仪表故障。
2)仪表回送数据不准确
仪表通信数据有一次电网数据(float型)和二次电网数据(int/long型)。请仔细阅读通信地址表中关于数据存放地址和存放格式的说明,并确保按照相应的数据格式转换。 可使用ModScan32软件测试仪表通信,该软件遵循标准的Modbus-RTU协议,并且数据可以按照整型、浮点型、16进制等格式显示,能够直接与仪表显示数据对比。
3)通信指示符状态信息
在通信测试过程中,当仪表接收到数据时,仪表通信指示符会闪烁提示。
10、上电后电动机保护控制器主体运行指示灯常亮,但显示模块工作不正常
可能原因:连接控制器主体和显示模块的专用DB9连接线接触不良(或由于折弯后断线)
解决方法:断电后重新插拔后再拧紧DB9连接线或更换一根DB9连接线。


