变频器压频比的正确设定

变频器压频比的正确设定变频器压频比的正确设定 一 前言一 前言 随着变频调速技术的发展 变频器调速已成为交流调速的主流 在化 纤 纺织 钢铁 机械 造纸等行业得到广泛的应用 由于通用变频器一 般采用 V f 控制 即变压变频 VVVF 方式调速 因此 变频器在使用前 正确地设定其压频比 对保证变频器的正常工作至关重要 变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值 决定 即基准电压 基准频率 压频比 基准电压与基准频率参数的设定 不仅与电动机的额定电压与额定频率有关 电机的压频比为电机的额定电 压与额定频率之比 而且还必须考虑负载的机械特性 对于普通异步电 机在一般调速应用时 其基准电压与基准频率按变频器出厂值设定 基准 电压 380V 基准频率 50HZ 即能满足使用要求 但对于某些行业使用的 较特殊的电机 就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数 由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这两个参数作详细介绍 因 此正确的设定该参数对于不少使用者来说 并非是件很容易的事 为此 本文结合变频调速的基本控制方式及负载的机械特性与基准电 压基准频率参数的关系 列举实例 详细说明基准电压与基准频率参数的 设定方法 二 变频调速的基本控制方式与基准电压 基准频率的关系二 变频调速的基本控制方式与基准电压 基准频率的关系 电机用变频器调速时有两种情况 基频 基准频率 以下调速和基频 以上调速 必须考虑的重要因素是 尽量保持电机主磁通为额定值不变 如果磁通过弱 电压过低 电机铁心不能得到充分利用 电磁转矩变小 负载能力下降 如果磁通过强 电压过高 电机处于过励磁状态 电机 因励磁电流过大而严重发热 根据电机原理可知 三相异步电机定子每相电动势的有效值为 E1 4 44f1N1 m 式中 E1 定子每相由气隙磁通感应的电动势的有效值 V f1 定子频率 HZ N1 定子每相绕组有效匝数 m 每极磁通量 由式中可以看出 m 的值由 E1 f1 决定 但由于 E1 难于直接控制 所以在电动势较高时 可忽略定子漏阻抗压降 而用定子相电压 U1 代替 那么要保证 m 不变 只要 U1 f1 始终为一定值即可 这是基频以下调速 时的基本情况 为恒压频比 恒磁通 控制方式 属于恒转矩调速 基准 频率为恒转矩调速区的最高频率 基准频率所对应的电压即为基准电压 是恒转矩调速区的最高电压 在基频以下调速时 电压会随频率而变化 但两者的比值不变 在基频以上调速时 频率从基频向上可以调至上限频率值 但是由于 电机定子相电压不能超过电机额定电压 因此电压不再随频率变化 而保持 基准电压值不变 这时电机主磁通必然随频率升高而减弱 转矩相应减小 功率基本保持不变 属于恒功率调速区 基准频率为恒功率调速区的最低 频率 是恒转矩调速区与恒功率调速区的转折点 而基准电压值在整个恒 功率调速区内不再随频率变化而改变 三 负载的机械特性与基准电压 基准频率的设定三 负载的机械特性与基准电压 基准频率的设定 合理地使用变频器 必须了解所驱动负载的机械特性 根据不同的使 用目的 负载基本上可分为恒转矩负载 恒功率负载以及平方转矩负载等 三类 恒转矩负载其所需转矩基本不受速度变化的影响 T 定值 对于 该类负载 变频器的整个工作区最好运行在基频以下 这时变频器的输出 特性正好能够满足负载的要求 恒功率负载在转速越高时 所需转矩越小 T N 定值 对于恒功率负载来说 电机的工作频率若运行在基频以上 其所要求的机械特性将与变频器的输出特性相吻合 至于平方转矩负载 它所要求的转矩与转速的平方成正比 T N2 定值 电机应运行在基频以 下较为合理 需要注意的是 平方转矩负载的工作频率绝不能超过工频 除非变频器容量大一个等级 否则变频器与电机将严重过载 四 设定实例四 设定实例 例一 一台化纤纺丝计量泵电机 型号为 FTY 550 6 即 550 W 6 极 三相永磁同步电动机 铭牌参数如下 工作电压 62 5 125 475 V 工作频率 25 50 190 HZ 电机功率 275 550 2090 W 转速 500 1000 3800 r min 电流 4 A 其工作范围较宽 铭牌参数与一般异步电动机不同 左边 的数值为电机正常工作时 不失步 的下限 右边数值为电机正常工作时 的最大值 中间值为额定值 50HZ 时 该电机压频比为 125V 50HZ 2 5 使用三垦 SAMCO I IHF1 5K 变频器 若只按电机参数设定 电机的额定电压与额定频率值即为变频器的基 准电压与基准频率值 基准电压 代码为 cd005 设为 125 V 基准频 率 cd006 为 50 HZ 出厂值 不变 这样设定 电机工作在基频以下 时 电机驱动计量泵毫无问题 但计量泵属于恒转矩负载 若在计量泵要 求较高转速如 90 HZ 时 那么频率虽然可调至 90 HZ 但此时电机工 作电压仍为 125 V 实际压频比为 125V 90HZ 1 39 电磁转矩变小 无 法提供负载所需的转矩 使计量泵不能正常工作 正确的设定应为 cd005 475 V cd006 190 HZ 在这里基准电压虽 设为 475 V 但由于该变频器不具有升压功能 其实际输出电压由输入 电压的最大值所决定 所以这样设定只对增大 V f 图形的斜率有效 并不 是真能达到 475 V 因此也可以这样设定 cd005 380 V cd006 152 HZ 变频器的压频比仍为 380 V 152 HZ 2 5 不变 电 机整个工作段都处于恒转矩调速范围 满足了负载特性的要求 例二 一台纺织用三相异步调速电机 额定功率 60 W 额定电压 110 V 额定频率 50 HZ 调速范围 40 110 HZ 额定电流 0 34 A 4 极 因此该电机的压频比为 110V 50HZ 2 2 所驱动负载为恒功 率特性 驱动变频器原来准备用富士 FRN1 5G11S 4CX 驱动 6 台电机 但该变频器的基准电压 富士变频器称额定电压 最低只能调到 320 V 根据电机的压频比 要保证电机运行在 50 HZ 时工作电压为 110 V 则基准频率应设为 320 V 2 2 145 HZ 这样电机运行在 50 HZ 时 工作电压为 110 V 电机能正常工作 但该负载工作转速调节范围较宽 如果要求运行在 110 HZ 那么此时电机电压将达 242 V 高出额定 电压一倍多 其结果可想而知 若以 110 HZ 时电机工作电压为 110 V 来设定 则设额定电压为 320 V 最低值 基准频率为 320 HZ 那么电机运行在 110 HZ 时 电压正好为电机额定电压 但 这时变频器的压频比为 320 v 320 HZ 1 因此在电机运行于 40 HZ 时 其电压仅为 40 V 显然没有足够的功率驱动负载 所以 该型富士变频器不能满足使用要求 改用三垦 SAMCO iIHF1 5K 变频器 设 基准电压 cd005 110 V 基准频率 cd006 50 HZ 这样电机从 50 HZ 至 110 HZ 调速时其电压值保持在 110 V 不变 电机工作在恒功率调速 区 与负载的机械特性相符 不会再有超过电机额定电压或功率不足的现 象发生