变频器讲座.ppt

变频器应用技术 变频器的作用变频器结构和工作原理变频器选型变频器常见功能应用变频器常见故障分析与处理火电厂应用介绍变频器维护 一 变频器的作用 1 调速 节能 1 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 都留有一定的余量 当电机不能再满负荷下运行时 除达到动力驱动要求外 多余的力矩增加了有用功率的消耗 浪费大量电能 这种情况下 采用变频器 由于其可以构成闭环控制 通过检测比较 自动降低输出频率来降低电机的速度 从来达到节能的目的 变频节能在风机类 泵类的应用上节能效果非常显著 风机 泵类等设备传统的使用方法是通过调节出入口的挡板 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 阀门的载流过程中 当使用变频调速时 如果流量要求减小 通过减低泵或风机的转速即可满足要求 2 提高功率因数 变频器电压经滤波后其负载特性发生变化 对电网来说 变频器呈阻性 不用变频器时 电机对电网来说呈感性 功率因数低 这样就会提高了功率因数 减少无功消耗 2 软启动一般电机的启动方式有降压启动 如星三角启动 和全压启动 以这些启动方式启动时电流都比较大 一方面对电网造成严重的冲击 还会对电网容量要求过高 对设备的使用也极为不利 另一方面大的启动电流会消耗较大的电能 变频器具有软启动的优点 启动电流可从很小开始 不仅减少对电网的冲击 同时减少启动时的耗能和设备的故障率 3 保护变频器具备对电机过载 过流 短路以及过压等保护功能 当电机或外部负载出现问题后 可实现对电机和自身的保护 二 变频器结构和工作原理 1 变频器的分类根据变频器的工作原理 可分为 交 交型变频器和交 直 交型变频器 A 交 交型 将工频交流直接变换成频率 电压均可控制的交流 又称直接式变频器 B 交 直 交型 将工频交流经过整流变成直流 滤波后 再经过逆变器将直流变换成频率 电压均可控制的交流 又称间接式变频器 2 变频器的基本结构 交 直 交型 整流器主电路直流环节逆变器控制电路如下图所示 变频器选型 变频器的正确选用对于机械设备的电控系统正常运行至关重要 选择变频器考虑三个因素 即用途 负载性质和容量 其次再考虑调速范围 静态速度精度 启动转矩和使用环境等要求 然后决定选用何种控制方式和防护结构的变频器最为合适 所谓合适是在满足机械设的实际生产要求和使用场合的前提下 实现变频器应用的最佳性价比 下面我们来看选择变频器的三个主要因素 从变频器的用途看 有调速和节能两种 从负载类型来看 主要有恒转矩负载 恒功率负载和平房转矩负载等几大类 最后一个是变频器的容量选择 变频器的容量要选择适当 容量过小 电动机潜力不能充分发挥 容量过大 则变频器的功能不能充分发挥 且增加了投资 下面来介绍根据负载类型选择变频器的方法 选择变频器时必须要充分了解变频器所驱动的负载特性 首先我们来看恒转矩负载 传送带 搅拌机 挤压机和机械设备的进给机等摩擦类负载以及起重机 提升机 电梯等重力负载要求的转矩与转速无关 任何转速下转矩保持恒定或基本恒定 负载功率则随着速度的增加而线性增加 变频器拖动恒转矩性质的负载时 低速时输出转矩要足够大 并且要有足够的过载能力 这是根据恒转矩性质负载选择变频器时要考虑的方面 接下来我们老看恒功率性质的负载 金属切削机床的主轴 轧机 造纸机 薄膜生产线中的卷取机 开卷机等等 都是属于恒功率负载 要求无论速度多快 其功率都要保持恒定 电动机在工频以上运行时 最大输出转矩与速度成反比 属于恒功率调速 如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相对一致时 即所谓 匹配 的情况下 电动机的容量和变频器的容量均最小 风机 泵类负载各种风机 泵类负载的转矩与转速的二次方成正比 功率与转速的三次方成正比 当所需风量 流量减小时 利用变频器通过调速的方式来调节风量 流量 可以大幅度地节约电能 由于高速时所需功率随转速增长过快 与速度的三次方成正比 所以通常不应使风机 泵类负载超工频运行 下面来介绍变频器容量的选择方法 变频器在使用中带动的是电机 所以 变频器的选择可以从电机的角度来选择规格 型号 这样我们就必须先了解电机的各项指标参数 每台电机都有它自己的出厂铭牌 从铭牌上 我们不难找到电机的各项参数 这些参数中 我们需要了解的主要参数有 电机的额定电压 额定电流 额定频率 额定转速等 电机的额定电压 电机的额定电压有110V 220V 380V 690V 1140V 6KV等等 电机的额定电流 电机的额定电流根据电机的功率不同而不同 选择变频器时 变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择 电机的额定功率只能作为参考 电机的频率 电机的额定频率一般是50 60HZ 电机的额定转速 电机有分为2极 4极 6极 8极等 极数越高 转速越低 同功率电流也越大 我们一般使用的电机是1500转每分 对应的是4极 变频器也是根据4极电机来设计的 根据以上电机的各项指标参数 就可以去确定出所选变频器的输出电压等级 调速范围 以及容量范围 由于变频器的容量对系统的稳定运行有很大影响 下面我们来具体介绍变频器的容量选择 选择变频器时要考虑变频器容量与电动机容量的匹配 容量偏小会影响电动机有效力矩的输出 影响系统的正常运行 甚至损坏装置 而容量偏大则电流的谐波分量会增大 也增加了设备投资 变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择 一般情况下 电机确定以后 选择变频器容量时 根据异步电动机实际运行中电流最大值按下式计算 Icn 1 1ImIcn 变频器的额定电流Im 电动机实际运行的最大工作电流值1 1 安全系数 一般取1 05 1 1 1 一台变频器同时供多台电动机使用 即一拖多 当一台变频器供多台电机是 有以下两种情况 一是多台电机在任何情况下都同时启动 变频器额定电流要大于各台电机的最大工作电流之和 此时Icn K ImnK 安全系数 一般取1 05 1 1 二是一小部分电机开始启动以后 再追加其它电动机启动的场合 此时变频器的输出电压 频率已经上升 追加投入的电机相当于工频启动 将产生大的启动电流 因此容量比平时启动时相比需大一些 此时 Icn K Imn InqImn 电动机额定输入电流Imq 最大一台电动机的启动电流 一般为额定电流的3 7倍 K 安全系数 一般取1 05 1 1 在这种情况下 变频器的控制方式只能为V F控制方式 变频器一拖多时无法对多台电动机进行准确地过流 过载保护 此时需在每台电动机上加熔断器或热继电器实现保护 2 使用变频器控制高速电机时由于高速电动机的电抗小 高次谐波亦增加输出电流值 因此 选择用于高速电动机的变频器时 应比普通电动机的变频器稍大一些 3 变频器用于变极电机时应充分注意选择变频器的容量 使其最大运行电流在变频器的额定输出电流以下 另外 在运行中进行极数转换时 应先停止电动机工作 否则会造成电动机空转 恶劣时会造成变频器损坏 4 变频器驱动绕线转子异步电机时绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比 绕线电动机绕组的阻抗小 因此应选择容量稍大的变频器 一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合 在设定加减速时间时应多注意 5 变频器驱动同步电机时与工频电源相比 降低输出容量的10 20 变频器连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入的标幺值的乘积 6 使用变频器驱动齿轮减速电机时使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约 润滑油润滑时 在低速范围内没有限制 在超过额定转速以上的高速范围内 有可能发生润滑油用光的危险 因此 不要超过最高转速容许值 7 当变频器控制罗茨风机时由于其启动电流很大 所以选择变频器时一定要注意变频器容量是否足够大 8 变频器对于单相电机单相电机不适合用变频器调速 电容启动方式时 电容受不了高频电流冲击 有可能损坏 分相启动和反接启动方式时 内部的离心开关不会动作 会烧毁启动线圈 请尽量使用三相电机 9 对于压缩机 振动机等转矩波动大的负载和油泵等有峰值负载情况如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话 有可能发生因峰值电流使用电流保护动作现象 因此 应了解工频运行情况 选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器 变频器驱动潜水泵电动时 因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大 所以选择变频器时 其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流 以上介绍的是变频器容量的选择 另外 选择变频器时还应该根据现场能够提供的电源电压 使用环境等因素 选择能够达到要求的变频器 比如高温环境 高开关频率 高海拔等应用场合 这些场合使用变频器会引起变频器的降容 变频器相对电机要放大一档选择 对于变频器的控制方式 分为V F控制 矢量控制 直接转矩控制等等 一般变频器将这些控制方式通过其中的参数来选择 使用时只需根据需要的方式设定即可 选择变频器时 一定要注意其防护等级是否与现场的情况匹配 否则现场的灰尘 水汽会影响变频器的长久运行 变频器在低速运行时 由于电机散热效果变差 会加大电机的温升 严重时会烧毁电动机 另外系统运行在低频区域时 其性能不够理想 主要表现在低频启动时启动转矩小 造成系统启动困难甚至无法启动 由于变频器非线性产生的高次谐波 引起电动机的转矩脉动及电动机发热 并且电动机运行噪声也加大 低频稳态运行时 受电网电压波动或系统负载的变化及变频器输出电压波形的畸变 将造成电动机的抖动 当变频器与电动机距离较大时及高次谐波对控制电路的干扰 极易引起电动机的爬行 由于上述各种现象 严重降低由变频器构成的调速系统的调速性能和动态品质指标 应采取相应的措施 以使系统的低频运行特性得以改善 上述是变频器选择的一般原则和步骤 生产实际中 还需要针对具体生产机械的特殊要求 灵活处理 很多情况下 也可根据经验或供货商提供的建议 采用一些比较实用的方法 总之 即需要利用变频器的过载能力 又不至于过载运行使变频器超温 使变频器保证生产工艺要求的同时 获得较好的性价比 变频器常见功能应用 变频器常见故障分析与处理 变频器在火电厂中的应用 一 给粉机的应用优点 1 可靠性 与滑差电机相比较 电机 励磁 调速 2 节能 变频器 1A 滑差电机 3 5A 3 保护功能完善 4 堵转时 用反转功能可消除 二 低加疏水泵的应用可以将有一定温度的水不再逐级回流到凝结器 直接打到除氧器 减轻了凝泵的负荷 降低了凝结的温度 从而提高了汽机的运行效率 三 燃油泵的应用燃煤锅炉长期燃烧煤粉 但在炉膛前的油管油压要得到保证 所以燃油泵一直打循环 浪费可观 采用变频器后 可降低运行频率 实现恒压供油 维持油路压力为3MPa左右 节能可达50 70 四 风机 水泵送风机 引风机 除盐水泵 工业水泵等 优点 1 可调整流量 2 恒压控制 3 节能 在所有可调速装置中 变频器时节能量最大的 液力耦合器 滑差调速 永磁调速 直流调速 变极调速 五 翻车机 牵车台的应用优点 1 动力回路 控制回路简化 2 可靠性提高 3 翻车机启停稳