冶金行业变频器应用200问折录

20﹑电流型变频器机械特性怎样？电流型变频器等效为恒流源供电的逆变器。恒流源供电时，定子磁势是恒定的，空载时，全部定子磁势用于励磁，气隙中产生很强的磁场，铁心高度饱和。负载增加时，转子减速而转差率增大，转子电流增加，由于转子电流的去磁作用，气隙合成磁场减小，磁场变弱，先退出饱和，磁场变化缓慢，而未随转子电流的增加磁场很快变弱，导致端电压急剧下降，单位转子电流产生的转矩减小，导致转子电流进一步增大，形成恶性循环，使转矩很快下降到

20﹑电流型变频器机械特性怎样？较小数值。因此，电流型变频器起动转矩较小，稳定运行的范围很窄，在大部分的转速范围内是电机运行不稳定区。尽管如此，电流型变频器能够四象限运行，在起重机﹑卷扬机和提升机上有较多的应用。用数学关系式推导：由戴维南定理，开路电势和等效内阻：异步电机在恒流源供电时的等值电路由此求出I2:

电磁转矩：电压型变频器电磁转矩：由电流源变频器电磁转矩表达式画出其转矩-转速特性如图。并求出最大转矩和临界转差率：电压源供电转矩转-速特性电流源供电转矩转-速特性电压源供电的情况下，最大转矩出现在的地方。由于，所以在恒流源供电时，最大转矩出现在转差率小得多的地方。电机转矩-转速特性成尖峰状，起动转矩很小，稳定运行的范围很窄。电流源供电机转矩-转速特性25、什么是电流矢量控制方式变频器和电压矢量控制方式变频器？电流矢量控制方式变频器和电压矢量控制方式变频器一般都是指无速度传感器矢量控制变频器。在有速度传感器矢量控制变频器中，高速时使用电压模型，低速时用电流模型，在有的无速度传感器矢量控制变频器中也同时采用这两种模型，所以它是有速度传感器和无速度传感器矢量控制方式的通用型。而有的无速度传感器矢量变频器中25、什么是电流矢量控制方式变频器和电压矢量控制方式变频器？只采用了其中的一种，采用电流模型的称为电流矢量控制方式变频器；采用电压模型的称为压矢量控制方式变频器。从算法上看，电压模型使用电机的参数较少，在速度高于基频的5%~10%时，计算精度较高，低于基频的5%~10%时，由于电压太小，计算误差大。电流模型使用的电动机参数较多，且受转子电阻变化影响大，计算误差略大，但这个误差与转速无关，相比电压矢量控制方式低速时的控制性能和精度要高一些。26、变频器矢量控制的基本原理是什么？选择d轴沿着转子总磁链的方向，并称为M轴；而q轴逆时针转90度，即垂直于称之为T轴，M﹑T坐标系为按转子磁场定向的坐标系,三相异步电机在两相坐标上的数学模型的电压方程为：(1)（2）

由(1)式式第三行并考虑到鼠笼电机转子是短路的，可得：（3）

由此可得：将上式带入得：（4）式中：R1﹑R2—定子﹑转子绕组电阻；umi﹑um2﹑imi﹑im2--定子﹑转子电压﹑电流在m轴上的分量；uti﹑ut2﹑iti﹑it2--定子﹑转子电压﹑电流在t轴上的分量；--定子电源角频率和转子转速角频率；M—定子﹑转子间的互感；L2—转子回路自感；P—微分算子；T2—转子励磁时间常数。

由式可见，在转子磁链保持不变的情况下，转子磁链全部由定子磁化电流im1所决定，与定子电流的转矩分量无关.；当定子磁化电流im1变化时，会引起转子磁链的改变，但是存在着延时，其延时时间决定于转子绕组的励磁时间常数，即转子磁链与定子磁化电流im1之间的传递函数是一阶惯性环节；T轴上定子电流的转矩分量it1和转子电流的转矩分量it2的动态关系应满足,此式说明,若定子电流的转矩分量it1突然变化，则转子电流的转矩分量it2立即跟随变化；由转矩方程式，当im1不变，即不变时，若it1变化，转矩T立即随之成正比地变化，无任何滞后，即控制im1使磁通保持恒定，通过控制it1可实现转矩的瞬时控制，M轴的磁化分量和T轴上的转矩分量之间已经解除了耦合关系。电动机转矩的控制可通过分别对定子电流在M,T轴上的分量独立控制来实现，这和直流电机控制完全相似。因此由交流电机的动态数学模型，经过变换﹑推演最终从数学物理角度实现了具有瞬时控制特性，转矩和磁场能够独立进行控制的矢量控制变频器。40﹑变频器的主要调速指标有哪些，各指标是如何定义的？变频器的主要调速指标有：（1）调速比：定义为变频器输出的最高可用频率与最低可用频率之比，或电动机的最高可用转速与最低可用转速之比，即40﹑变频器的主要调速指标有哪些，各指标是如何定义的？V/f控制变频器D≤10，矢量控制变频D≤100。（2）静态调速精度：定义为变频器和电动机组成的系统的理想空载转速与加载到额定转速时速降ned与空载转速之比的百分数，即:静态调速精度越高，则机械特性越硬。对大多数的调速方式来说，负载变化时速度变化越小，工作越稳定。V/f控制变频器；矢量控制变频器。。

（3）动态调速精度：定义为当负载突然增减时，系统的转速能快速恢复的时间。恢复的时间越短，动态调速精度越高，对于高速运行的生产设备非常重要。V/ｆ控制变频器小于100ms；矢量控制变频器10ms~数10ms；直接转矩控制变频器小于10ms。（4）平滑性：在速度调节范围内是否可以连续调节。

65﹑用变频器作软起动器有哪些优点？怎样选择软起动器用变频器？变频器具有软起动的功能，用于电动机软起动的优点是：（1）软起动器对电动机起动工作的方式是恒频调压，交流异步电动机的转矩与电压的平方成正比，对于起动转矩要求很大的机械负载，软起动器起动力矩不够，难以顺利起动。变频器起动电动机时，由于变频器输出电压改变的同时成比例地改变输出频率，电动机的气隙磁通基本不变，电动机的转矩，基本上取决于转子电流的大小。电动机不但可以实现小于额定电流起动，还能65﹑用变频器作软起动器有哪些优点？怎样选择软起动器用变频器？提供近2倍额定转矩的起动转矩。基本上取决于转子电流的大小。电动机不但可以实现小于额定电流起动，还能提供近2倍额定转矩的起动转矩。（2）变频器的整流器大都用二极管整流，因此，相对软起动器产生的高次谐波少，减少了网侧的高次谐波，功率因数较高。（3）由于起动变频器系短时工作制，选择变频器容量时，只要在规定的起动时间内，变频器的输出电流不超过规定的过载值，变频器不会跳闸，起动完成后切换到工频运行，变频器的容量可比电动机的容量小。

对于风机﹑泵类负载，变频器作软起动器的容量可有下列公式推导，电动机的功率与转速的关系：电动机转速与频率的关系为：由上两式可得：由上式可知，若时，则，说明用变频器对风机﹑泵类负载软起动时，变频器的容量较电动机的容量小。具体数值根据电动机参数﹑起动要求及供电电源的容量确定。对于高压电机，当起动转矩大于额定转矩的50%时，如空压机﹑离心分离机﹑带负载的输送机﹑搅拌机﹑破碎机等，可考虑用变频器作软起动器使用。如果变频器仅作为软起动用，为降低初始投资，宜采用高-低-高方案的高压变频器。66﹑变频调速中制动的方式有哪些？各适用的场合？在变频器﹑异步电动机和机械负载组成的变频调速传动系统中，电动机减速或所拖动的位能负载下放时，传动系统中所储存的机械能量，经电动机转换成电能，在通过逆变器续流二极管整流后，将能量回馈到变频器的直流侧，处理这部分能量的方式有多种，也就形成了变频调速中的各种制动方式：（1）直流母线式：将若干变频器的直流回路连接到公共的直流母线上，适用于多电机传动系统，如拉丝机，造纸机，轧机辊道传送等。66﹑变频调速中制动的方式有哪些？各适用的场合？（2）直流制动：电机处于发电状态时，变频器向电动机的定子通以直流电，定子旋转磁力矩不大，适用于制动转矩要求不高的场合，如行车大车和小车的制动。（3）能耗制动：再生能量耗散于与直流回路并联的电阻上，制动力矩较大，适用于要求制动力矩大的场合，如起重机，大惯性机械负载的快速停车等。（4）回馈制动：将在生能量经回馈单元送回电网，制动力矩较大，适用于要求制动力矩大的场合，如起重机，大惯性机械负载的快速停车等。68﹑什么是高转差制动？要求快速制动时，一般是加制动单元和回馈单元，尺寸和成本增加，新开发变频器是用软件处理缩短减速时间，图为交流异步电动机的等值电路图

由交流异步电动机的等值电路图，再生能量表示为：68﹑什么是高转差制动？

在电机内消耗的能量为：

假定,再生能量全部消耗在电动机内,则由此求出转差率：

上式表示有转差率导致再生能量全部消耗在电动机内的工作点是存在的,应用这一原理能大幅度的缩短减速时间如3.7Kw电机，负载惯量为电动机惯量的11倍，通常V/F减速，减速时间为28.4s，高转差制动减速，减速时间为7.9s。减速时间可缩短72%。

70、是否能得到更大的制动力？电动机处于再生发电状态，再生能量经续流二极管整流后对滤波电容进行充电，将能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的有限，变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元，可以使制动力矩达到电机额定转矩的50%~150%。如需更大的制动力，可增加制动单元的容量和减小制动电阻的阻值，这有一定的限制。如果要使制动力矩大于150%以上，在增70、是否能得到更大的制动力？78﹑为什么变频调速起重机吊上重物从快速下降转换到快速起升时，在下降和起升的瞬间有短时的溜钩现象？加制动单元的容量和减小制动电阻的阻值的同时增大变频器的容量。78﹑为什么变频调速起重机吊上重物从快速下降转换到快速起升时，在下降和起升的瞬间有短时的溜钩现象？某钢厂的变频调速起重机，电机功率45kW，变频器容量75kW，设置的加速时间和减速时间均设为0.8S。起重机的主起升在从快速下降转换到快速起升时，或从快速起升转换到快速下降时，对变频器而言均为换向操作。当换向操作时，变频器首先降速到零，然后再从零反向加速到需要的速度。通常，起重机使用的是通用变频器，用变频的“频率到达“端口来控制起重机的电磁抱闸，一般设置“到达频率“为0.5Hz，也就是当变频器的输出频率低于0.5Hz时电磁抱闸闭合；当变频器的输出频率高于0.5Hz时电磁抱闸打开。变频器从零频到0.5Hz（或从0.5Hz到零频）需要800/500.5=8（ms）时间，总共是16（ms），但电磁抱闸从打开到闭合，或闭合到打开均需时20ms。由于变频器在0.5Hz以下频率运行时转矩达不到100%，而此时电磁抱闸还未闭合，就出现了短时的溜钩现象。如要消除溜钩现象，需将变频器的加速和减速时间设置适当延长，若加﹑减速时间不能变更，且原系统是开环控制，那就在电动机上安装脉冲编码器，使变频器和电动机构成转速闭环，闭环系统可提升低速的转矩特性。如果闭环控制仍不能满足要求，就只有选用起重机专用变频器或伺服器。

79、起重机专用变频器有哪些特殊的功能？起重机专用变频器提供了其中及常规所必需的控制端口，如零位端口﹑制动器应答信号端口﹑制动器失灵保护﹑（一旦监测到制动器故障，保护模块自动打开制动器，并在零速状态下保持荷重悬空停挂，故障报警，允许操作司机继续进行升降操作，待作业完成后进行检修）制动器打开命令端口﹑钢丝绳松弛检测端口﹑提升命令端口﹑下放命令端口﹑测重传感器端口等，这些端口对制动器和操作79、起重机专用变频器有哪些特殊的功能？手柄进行逻辑监控，不需要PLC控制就可完成所有的操作。控制类型方面提供了操纵杆﹑电动电位器﹑无线遥控﹑总线控制等多种方式。对大跨度的大车行走机构提供主-从控制。抱闸控制：电流互感器检测输出电流，计算处理并反馈给信号处理器CPU，经分析计算后由专用电路发出控制信号，整个过程每1ms内循环一次。当力矩足够大，大于150%时抱闸打开。停车时降频增大力矩，直到输出频率为零，延时0-1S后抱闸闭合。抓斗运行模式：主-从控制，主机和从机之间无刚性连接，允许速度有一等偏差。抓斗上升主机和从机之间采用负荷负荷分配的方式运行，抓斗下降时主机和从机之间采用速度同步方式。防晃功能：智能速度控制器，优化电机转矩无称重传感器的过载保护。有了这些具有起重机特色的功能后，变频调速起重机安全性和可操作性都得到了很大的提高。80、最新一代的起重机用了那些先进技术？最新一代的起重机，利用机械技术和电子技术的最新成果，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。新一代电气控

80、最新一代的起重机用了那些先进技术？

制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防晃的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。象卫星发射基地的三级火箭吊装，具有确定的下放位置，固定的起升下降高度，确切的平移距离，最适合自动化操作。锥形转子电机的变频调速。86﹑怎样防止变频器产生干扰？为了防止变频器引起干扰，除采用84问中的有关措施外，还应采取以下措施：（1）变频器外壳必须屏蔽接地；变频器若安装在控制柜内，控制柜外壳接地。如果要控制回路与地隔离，可通过一只100电容接地。（2）输出线穿钢管敷设，并与其它弱信号分别配线。（3）信号线不要与未屏蔽的电源线平行敷设，当两者的平行长度小于1米时，信号线与电源线之间的距离小于30cm；在1-10m之间时，二者之间的距离大于30cm；如果平行长度大于10m，二者之间的距离成比例增大；若过近，应采用屏蔽信号线，但不包括与变频器相接的信号线。（4）将易受干扰的电子设备的控制线及信号线改成屏蔽电缆。（5）将变频器附近的其他灵敏电子设备线路及设备屏蔽好，供电86﹑怎样防止变频器产生干扰？电源可经隔离变压器或电源滤波器，以避免传导干扰。（6）在变频器的输入侧安装输入电抗器和输入滤波器；输出侧安装输出电抗器和输出滤波器。（7）适当降低变频器的载波频率。变频器的输入/输出谐波。104﹑变频调速与系统功率因数的关系如何？在对变频调速的节能量进行分析计算时，有一个隐含的假定，那就是假定变频调速前后系统的功率因数相差不大，实际上，这种情况有时往往难以满足。如某冶金厂有一额定功率为280Kw的罗茨风机，额定电流522.6A。在未进行变频调速改造前，用节流调节阀门开度超过90%以上，电动机电流312A，系统功率因数0.63。使用变频器后，回风阀门全开，变频器器输出频率为45Hz,电动机电流213.7A，系统功率因数0.93，电动机电流从312A下降到192.3A，电流下降的幅度很大，仅为原来的61.6%。但是104﹑变频调速与系统功率因数的关系如何？节能量为：节能很少的原因是系统原来的功率因数较低0.0.63，使用变频器后，系统的功率因数0.93。如果仍然以50Hz的频率运行，则电动机的工作状态并未改变，消耗的有功功率和无功功率都不会变化。由消耗的有功功率不变出发，由此得：式中：使用变频器前电动机的运行的电压，电流和功率因数

使用变频器后变频器端电压，电流和功率因数。

由此可见，系统的电流由于功率因数的提高而大大地下降了。变频调速后，电机的转速降低了10%，输出的电流降低了。罗茨风机为恒转矩负载，输出的功率与转速的一次方成正比，因此功率也降低10%，除去变频器消耗的能量，节能量非常有限。如果变频调速仍以50Hz运行，风机系统不仅不节能，反而会耗能。实际应用中，有时电动机的供电线路较长，且负荷较轻，功率因数较低，使用变频器后，供电线路上的电流大大降低，线损也大大地下降了，节能量的计算既要计算变频调速节能，又要考虑供电线路上的的节能。105﹑变频器的功率因数是多少？在正弦电路中，定义有功功率和视在功率的比值为功率因数。变频器输入电流含有谐波，已经不再是纯粹正弦电路了，而是含有谐波的非正弦电路。非正弦周期函数可用付立叶级数表示成级数的形式，其有功功率P为：

105﹑变频器的功率因数是多少？这时功率因数为：式中：，即基波电流有效值与总电流有效值之比，称为基波因数。而称为基波功率因数。总电流由基波有功电流﹑基波无功电流和谐波电流组成。由此可见，由于谐波的存在，值小于1，使功率因数下降了。在变频器中，输入电流的基波分量基本上与电压同相，故；在没有安装直流电抗器和输入交流电抗器的变频器系统中，较低，所以，变频器调速系统的功率因数也较低，大约在0.7-0.75之间。在工业企业中，大量使用具有感性负载的电动机作为传动控制。当电动机的负荷较低时，其功率因数也非常低，补偿感性负载功率的方法就是并联电容器。在没有大量使用变频器和可控硅整流器的电网系统中，电网内的谐波含量较低，功率因数低的主要因素是电网中的电压波形和电流波形有相移，使用并联的电容器后可补偿因感性负载引起的相移。由广义无功理论可知，存在有谐波的电网中，所有高次谐波的平均功率都等于零，都是无功功率。因此，对变频器和电动机组成的系统提高功率因数时，在变频器的输入端串入交流电抗器和直流侧串入直流电抗器后，使串入直流电抗器后，使输入电流波形平滑，电流谐波减小，则可将系统功率因数提高到0.95以上。存在有谐波的电网中，所有高次谐波的平均功率都等于零，都是无功功率。高次谐波的存在是功率因数低的主要原因。因此，改善功率因数的方法是在变频器的输入端串入交流电抗器和直流侧串入直流电抗器，使输入电流波形平滑，电流谐波减小，以此来提高功率因数，增加并联补偿电容的方法对改善功率因数意义不大。在电力网络容量不够大的情况下，变频器的输入侧的高次谐波电流使网络电压增加了高频脉动成分。电容器在高频脉动成分的作用下，增加额外的温升，寿命缩短。另

外，高频脉动成分还可能在电容与线路分布电感组成的回路中激起振荡，引发严重事故。球磨机的节能，有人建议将变频器的弱磁点设为60Hz，工作时再将变频器的输出频率调到50Hz，这样做能否节能。？159﹑变频器在离心风机的应用中，是否可以完全取代风机的调节阀门？采用变频器对离心风机进行调速来控制风量，与调节阀门控制风量相比，具有明显的节点效果。但在有些场合，变频器不能完全取代风机的阀门。因为离心风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比。采用阀门调节时，将阀门开度减小，风量减小，但风压反而增高；采用变频调速时，降低风机转速，风量按转速的一次方比例下降，风压按转速的平方比例下降。如果风量满足要求，则风压降低太多，有可能满足不了工艺要求。变频器用于，159﹑变频器在离心风机的应用中，是否可以完全取代风机的调节阀门？离心风机调速时，在实际中有可能出现