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變頻器中的電壓與頻率的關系

變頻器中的電壓與頻率的關系.哪位高手幫忙一下!!感激涕零!: 問提問者：網友 | 2017-03-05

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異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現(xiàn),有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法。一、引言隨著變頻調速技術的發(fā)展，變頻器調速已成為交流調速的主流，在化纖、紡織、鋼鐵、機械、造紙等行業(yè)得到廣泛的應用。由于通用變頻器一般采用V/f控制，即變壓變頻(VVVF)方式調速，因此，變頻器在使用前正確地設定其壓頻比，對保證變頻器的正常工作至關重要。變頻器的壓頻比由變頻器的基準電壓與基準頻率兩項功能參數(shù)的比值決定，即基準電壓/基準頻率=壓頻比。基準電壓與基準頻率參數(shù)的設定，不僅與電動機的額定電壓與額定頻率有關(電機的壓頻比為電機的額定電壓與額定頻率之比)，而且還必須考慮負載的機械特性。對于普通異步電機在一般調速應用時，其基準電壓與基準頻率按出廠值設定(基準電壓380V，基準頻率50Hz)，即滿足使用要求。但對于某些行業(yè)使用的較特殊的電機，就必須根據(jù)實際情況重新設定基準電壓與基準頻率的參數(shù)。由于變頻器使用說明書以及有關書籍中沒有對這兩個參數(shù)作詳細介紹，因此正確的設定該參數(shù)對于不少使用者來說，并非很容易的事。為此，本文結合變頻調速的基本控制方式及負載的機械特性與基準電壓、基準頻率參數(shù)的關系，列舉實例，詳細說明基準電壓與基準頻率參數(shù)的設定方法。二、變頻調速的基本控制方式與基準電壓、基準頻率的關系電機用變頻器調速時有兩種情況--基頻(基準頻率)以下調速和基頻以上調速(見圖1)。必須考慮的重要因素是:盡量保持電機主磁通為額定值不變。如果磁通過弱(電壓過低)，電機鐵心不能得到充分利用，電磁轉矩變小，負載能力下降。如果磁通過強(電壓過高)，電機處于過勵磁狀態(tài)，電機因勵磁電流過大而嚴重發(fā)熱。根據(jù)電機原理可知，三相異步電機定子每相電動勢的有效值 : E1=4.44f1N1Φm 式中 :E1--定子每相由氣隙磁通感應的電動勢的有效值，V ;f1--定子頻率，Hz;N1--定子每相繞組有效匝數(shù) ;Φm-每極磁通量由式中可以看出，Φm的值由E1/f1決定，但由于E1難以直接控制，所以在電動勢較高時，可忽略定子漏阻抗壓降，而用定子相電壓U1代替。那么要保證Φm不變，只要U1/f1始終為一定值即可。這是基頻以下調時速的基本情況，為恒壓頻比(恒磁通)控制方式，屬于恒轉矩調速。從圖1可以看出，基準頻率為恒轉矩調速區(qū)的最高頻率，基準頻率所對應的電壓為即為基準電壓，是恒轉矩調速區(qū)的最高電壓，在基頻以下調速時，電壓會隨頻率而變化，但兩者的比值不變。在基頻以上調速時，頻率從基頻向上可以調至上限頻率值，但是由于電機定子不能超過電機額定電壓，因此電壓不再隨頻率變化，而保持基準電壓值不變，這時電機主磁通必須隨頻率升高而減弱，轉矩相應減小，功率基本保持不變，屬于恒功率調速區(qū)。由圖1可見，基準頻率為恒功率調速區(qū)的最低頻率，是恒轉矩調速區(qū)與恒功率調速區(qū)的轉折點，而基準電壓值在整個恒功率調速區(qū)內不再隨頻率變化而改變。三、負載的機械特性與基準電壓，基準頻率的設定合理地使用變頻器，必須了解所驅動負載的機械特性。根據(jù)不同的使用目的，負載基本上可分為恒轉矩負載、恒功率負載以及平方轉矩負載等三類。恒轉矩負載其所需轉矩基本不受速度變化的影響(T=定值)，對于該類負載，變頻器的整個工作區(qū)最好運行在基頻以下，這時變頻器的輸出特性正好能滿足負載的要求。恒功率負載在轉速越高時，所需轉矩越小(T×N=定值)，對于恒功率負載來說，電機的工作頻率若運行在基頻以上，其所要求的機械特性將與變頻器的輸出特性相吻合。至于平方轉矩負載，它所要求的轉矩與轉速的平方成正比(T/N2=定值)，電機應運行在基頻以下較為合理。需要注意的是:平方轉矩負載的工作頻率絕不能超過工頻(除非變頻器容量大一個等級)。否則變頻器與電機將嚴重過載。四、設定實例例一 :一臺化纖紡絲計量泵電機型號為FTY-550-6，既550W 6極三相永磁同步電動機。銘牌參數(shù)如下:工作電壓:62.5 - 125 - 475V。工作頻率:25 - 50 - 190HZ，電機功率:275 - 550 - 2090W，轉速:500 - 1000 - 3800R/min，電流:4A。其工作范圍較寬，銘牌參數(shù)與一般異步電動機不同，左邊的數(shù)值為電機正常工作時(不失步)的下限，右邊數(shù)值為電機正常工作時的最大值，中間值為額定值(50HZ)。該電機壓頻比為125V/50HZ=2.5，使用三墾SAMCO-I 1HF1.5K變頻器。若只按電機參數(shù)設定，電機的額定電壓與額定頻率值既為變頻器的基準電壓與基準頻率值，基準電壓(代碼為CD005)設為125V，基準頻率(CD006)為50HZ(出廠值)不變，這樣設定，電機工作在基頻以下時，電機驅動計量泵毫無問題，但計量泵屬于恒轉矩負載，若在計量泵要求較高轉速(如90HZ)時，那么頻率雖然可調至90HZ，但此時電機工作電壓仍為125V，實際壓額比為125/90HZ=1.39，如圖2a，電磁轉矩變小，無法提供負載所需轉矩，使計量泵不能正常工作。正確的設定應為:CD005=475V，CD006=190HZ，在這里基準電壓雖設為475V，但由于變頻器不具有升壓功能，其實際輸出電壓由輸入電壓的最大值決定，所以這樣設定只對增大V/F圖形的斜率有效，并不真能達到475V。因此也可以這樣設定:CD005=380V，CD006=152HZ，變頻器的壓頻比仍為380V/152HZ=2.5不變，，電機整個工作段都處于恒轉矩調速范圍，滿足了負載特性的要求。例2:一臺紡織用三相異步調速電動機，額定功率60W，額定電壓110V，額定頻率50HZ，調速范圍40-110HZ，額定電流0。34A，4極，因此該電機的壓頻比為110V/50HZ=2。2。所驅動負載為恒功率特性。驅動變頻器原來準備用富士FRN1。5G11S-4CX(驅動六臺電機)但該變頻器的基準電壓(富士變頻器額定電壓)最低只能調到320V，根據(jù)電機的壓頻比，要保證電機運行在50HZ時工作電壓為110V，電機能正常工作。但該負載工作轉速調節(jié)范圍較寬，如果要求運行在110HZ那么此時電機電壓將達到242V，如圖3A，高出額定電壓一倍多，其結果可想而知。若以110HZ時電機工作電壓為110V來設定，則設額定電壓為320V(最低值)，基準頻率為320HZ，那么電機運行在110HZ時，電壓正好為電機額定電壓。但這時變頻器的壓頻比為320V/320HZ=1，因此在電機運行于40HZ時，其電壓僅為40V，顯然沒有足夠的功率驅動負載。所以該型富士變頻器不能滿足使用要求。改用三星SAMCO-I IHF1.5K變頻器，設基準電壓CD005=110V，基準頻率CD006=50HZ，這樣電機從50-110HZ調速時其電壓值保持在110V不變，如圖3b，電機工作在恒功率調速區(qū)，與負載的機械特性相符，不會再有超過電機額定電壓或功率不足的現(xiàn)象發(fā)生。五、結束語本文詳細闡述了根據(jù)負載的機械特性和電機參數(shù)設定變頻器的基準電壓和基準頻率的方法，可以看出，正確的設定好變頻器的基準電壓，基準頻率，既能充分利用變頻器的性能，又能滿足負載對變頻器的要求。如果設定不當，變頻器與電機甚至不能工作。因此，正確的設定變頻器的壓頻比是使用好變頻器的關鍵。: 回答者：網友

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