罗克韦尔,A-B变频原理及应用.ppt

变频器的原理及其应用 变频器的调速原理 改变输入频率 无级调速 变频器 N 60F P P 极对数 F 频率 N 转速 改变极对数 有级调速 交 直 交变频器的主要结构框图 交 直 交变频器原理图 RA变频器制动方式 能耗制动 1 能耗制动 RA变频器制动方式 能量回馈制动 2 能量回馈制动 变频器的控制方法 电动机调速基础 电动机调速的关键是转矩控制 GD 2 电动机和负载的飞轮转矩Td 电动机的电磁转矩TL 电动机的负载转矩n 转速 电动机调速基础 由上式可知 要控制转速只需控制Td 变频器的控制方法 电动机调速基础 Td KmFsFrsin Td 电动机的电磁转矩Km 比例系数Fs Fr 三相矢量中的任意两个矢量的模 Fs和Fr的夹角 电动机统一转矩公式 电动机磁通矢量图 由电动机统一转矩公式可知 电动机的电磁转矩和三个磁通矢量中的任意两个矢量的模和夹角有的余弦成正比 所以要控制电磁转矩就必须控制任意两个矢量的模和夹角 变频器的控制方法 恒U F控制 1 恒U F控制 属于标量控制 定子电动势有效值为 E 4 44 F 电动机气隙磁链F 电动机工作频率 为避免电动机因频率的变化而导致磁路饱和引起励磁电流增大 功率因数和效率降低 需要维持气隙磁通 所以在调节F时 E也回相应地变化 即 E F K 恒定值 变频器的控制方法 矢量控制 矢量变换 数学运算 变频器的控制方法 矢量控制 2 矢量控制 基于转子磁链定向 控制思想 变频器的控制方法 直接转矩控制 3 直接转矩控制 基于定子磁场定向 直接转矩控制的原理框图 电动机变频调速时的机械特性 n 定常系数 当T T 时 T0 1 磁场加速 n增大 转矩增加 当T T 时 T0 0 磁场不变 电动机转子因惯性使 n减小 转矩减小 无速度传感器矢量控制 利用自适应控制法通过电压和电流模型运算 从而实现磁通和转矩的解藕 并分别进行控制 在许多场合 安装编码器不方便 同时也是为了降低成本 要求使用无编码器系统 例如安装空间较小 控制精度要求不高的场合 变频器在风机负载和泵类负载中的应用 直流传动和交流传动的比较 电机 直流传动和交流传动的比较 应用 直流传动和交流传动的比较 应用 风机负载和泵类负载的负载特性 由此可知二次方律负载遵循如下规律 n 转速 流量Q n扬程H n2功率P n3 也可以转化为 PL KFP0 KF3PN 空载转矩 转矩系数 工作与额定F的比值 用三台变频器控制三台风机 其中两用一备 电机的功率P 55KW 设计风量为Q 空载损耗为10 转速1250转 分 若风机正常在970转 分以下连续可调 每天所需的供风量为1 5Q 1 一台工频运行 一台变频运行 则全速P0 55 10 5 5KWP1 55KW由PL P0 KPnL3得 KP 55 5 5 49 5KWP2 5 5 49 5 50 3 11 7KW总消耗的功率为55 11 7 67KW 风机的节电率统计举例 风机的节电率统计举例 2 两台变频运行时每台的平均供风量为75 QP1 P2 5 5 49 5 75 3 26 4KW总消耗的功率为P1 P2 52 8KW 3 三台变频运行时 每台的平均供风量为50 QP1 P2 P3 5 5 49 5 50 3 11 7KW总消耗的功率为P1 P2 P3 35 1KW可见三台风机全投入变频运行时效果最好 假定每月工作30天 每天工作24小时 按每度0 7元计 则方案三可以比其他两个方案多节省电费8000元左右 两台工作是最多可节能30 24 0 7 111 52 8 29332 8元三台工作是最多可节能30 24 0 7 111 35 4 38102 4元 潜水泵起动时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂甚至损坏 电机起动 停止时需开启 关闭阀门来减小水锤的影响 如此操作一方面工作强度大 且难以满足工艺的需要 在潜水泵安装变频调速器以后 可以根据工艺的需要 使电机软启 软停 从而使急扭及水锤现象得到解决 而且在流量不大的情况下 可以降低泵的转速 一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态 造成电机过早的老化 而且变频的软启动大大的减小水泵启动时对机械的冲击 并且具有明显的节电效果 变频器在潜水泵上的应用 泵类负载和风机负载都属于二次方律 所以节能效果相同 系统应用效果 使用了变频器以后 不但免去了许多繁琐的人工操作 消除了许多不安全隐患因素 并使系统始终处于一种节能状态下运行 合理地轮换使用电机延长了设备的使用寿命 更好的适应了生产需