变频器和软启动器的运用-电器技术问题解答-天津奥特泵业有限责任公司

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电器技术问题解答 => 变频器和软启动器的运用

发布日期：[2009-11-6] 共阅[6122]次

1、变频器的工作制是怎样分级的
变频器由半导体器件等组成。半导体器件的发热小时常数小（通常以分钟计），而且过载超温对它们影响严重，所以通常都为半导体电力电子装置规定了严格的负载条件—基本负载电流、过负载电流及持续时间和频度（允许过电流在现的间隔时间）。
变频器的工作制等级根据运行状况和负载条件分为6级：
第1级：100%额定输出电流，没有过负载的可能性。
第2级：允许输出基本负载电流，并在此基础上可有150%的短时过负载运行。
需要说明的是，由于有了短时150%过负载，所以在较长时间内的基本负载只有额定输出电流的91%。150%过负载是对基本负载电流而言的，对额定电流而言，过负载的相对值为150%×91%=136%。　
第3—6级的过负载更大或时间更长，目前市场出售的标准型或通用性变频器，其工作等级一般只涉及到第2级。
2、怎样根据负载的转矩特性选择变频器
如果用户的负载性质和参数清楚、明确（例如有确定的速度图和转矩图等），则很容易从变频器的产品参数（如电流、过负载电流、持续时间和过负载频度等）中选择合适的变频器。选择变频器时涉及的主要负载类型及注意事项有以下几个方面：
（1）负载的起动转矩和加速转矩。选择变频器时需要了解负载的起动转矩和加速转矩的特性。
①起动转矩。大多数给料机、物料输送机、混料机、搅拌机等机械，起动转矩可能达到额定转矩的150%—170%，泥浆泵、往复式柱塞本等机械起动转矩，可能达到额定转矩的150%—175%，这就要选择能适应较大起动转矩的变频器；但许多通用机械（如离心式风机和水泵等）的起动转矩小于100%额定转矩，有些可能小至25%额定转矩，对于这些机械只要选择能满足额定转矩的变频器即可。
②加速转矩。加速转矩是指是机械从刚开始转动直至加速到额定转速所需要的转矩，其值为机械静阻转矩与动转矩之和。一般风机、水泵的加速转矩不超过额定转矩的100%。但大功率风机由于飞轮的转动惯量GD2很大，加速转矩就很大；离心式水泵开阀门时加速转矩可达100%，而其他型式的泵可能达到150%或更大；轧钢机等在要求尽量缩短加速时间时，要求加速转矩愈大愈好。
（2）变转矩负载。风机、水泵的转矩近似地与速度平方成正比。除离心式水泵和离心式风机不需要考虑过负载能力外，对其他型式的泵和风机都要分析其实际过载的可能。
对于没有过负载的设备，可以用设备的额定功率P来选择变频器的容量，这时变频器的电流限幅应为100%。如采用有15%、1min过载能力的变频器，则电流限幅也可以放宽到115%。
对于转动惯量GD2较大的离心式风机，可能有较大的加速转矩，应选择有不小于15%、1min过载能力的变频器。离心式水泵和离心式风机在低速运行时功率较小，要求调速范围不大，对变频器的性能要求不高。
（3）恒转矩负载。恒转矩负载的阻力矩与转速无关。但实际上“恒定”是很少见的。因为设备在运行中有起动、加减速运转和等速运转多种状态，负载大小也在变化。如果负载大小和持续时间及频率超过变频器相应的允许值则应按过负载时的尖峰电流并考虑一定的裕量系数来选择变频器的额定输出电流。如果过负载的大小、持续时间和频度都在变频器过载能力的范围内，则应该充分利用变频器的过载能力。
传动牵引负载可分为轻型、中型和重型三类。即使轻型牵引，在选择变频器时也要有150%过载运行、持续时间2min或200%过载运行、持续时间110s的要求。
3、怎样根据负载的调速范围选择变频器
设备的调速范围是由生产工艺决定的。选择变频器的关键是，在负载最低速度的情况下变频器能有足够的输出电流能力。须指出，是否满足调速范围和最低速度运行条件下的转矩要求，不但取决与于变频器的性能，也取决于传动电机在最低频率下的机械特性。如果电动机制造厂能准确提供调速电动机的转矩-速度特性曲线和相关数据，就能据此选择一个合适的接近理想的变频器。总之，只有变频器和电动机组合成一个变频调速系统，且两者的技术参数符合要求才能满足低速条件下的负载要求。
4、用变频器做软起动器有哪些优点？适合在什么情况下选用
（1）一般的软起动器只能调压不能调频，因此电动机气隙磁通Φ随电压降低而减弱（Φ∝U/f），电动机转矩M将将随电压的平方而下降（M∝U²;）.用变频器作软启动器，起动时电动机气隙磁通Φ=KU/f;保持恒定，电动机转矩M=CmΦI2′cos2 , 基本上取决于电流大小。不但可以实现无过电流起动，还能提供1.2—2倍的额定转矩的起动转矩。
（2）起动用变频器中整流器大多采用二极管整流，因此产生的高次谐波少，减少电网侧的高次谐波，功率因数高。
（3）由于起动用变频器系短时工作制，所以其容量要比普通的变频器小许多，一般为调速变频器的1/3-1/4.
(4)软启动用变频器的价格较低。以负载为高压电动机为例，如软起动器为1，则调整用变频器为2—3.5，起动用变频器为0.6—0.8.
用变频器作为软起作软起动器，特别适合于重载起动或满载起动的机械设备。如大功率高压风机、大型压缩机、挤压机的起动。
5、变频器输入电压与输出电流有什么关系
变频器通常允许在±15%额定电压下工作。在这个电压范围内，电路中的欠电压和过电压保护装置不会动作。但当电压超过额定电压时，变频器的输出电流会减小，超出越多，减小越少。输出电压与输出电流的关系图101所示。
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对于额定电压为400V的变频器，输出电压每高出额定值1V，输出电流约下降022%。变频器输出电压最高不应超过480V。
6、变频器持续低频运行时对电动机有何影响
所谓持续低频率运行，一般是指电动机在低于1/2额定频率的状态下运行，即在25HZ以下运行。这时电动机的转速大幅下降，电动机冷却风扇量不足，电机温度将升高。如果采用普通电动机（非专用的变频电动机），则电动机就不能承受额定负载，而必须减轻负载。如果负载不能减轻，就得更换更大容量的电动机，变频器的容量也要随之换大。
转速降低对电动机的输出转矩的输出转矩的影响如下：1/2转速时，输出转矩约降低10%；1/3转速时，输出转矩约降低20%。
另外，低频运行时，变频器的输出波形中高次谐波含量将会变大，会明显增加输出导线和电动机的升温，并对周围用电设备产生电子干扰。干扰严重时，还有可能造成变频器的控制信号失常，甚至停机。
低频运行时，还会大大增加电动机的电磁噪声。
7、环境温度对变频器输出电流有何影响
变频器正常使用的环境温度为-10℃—+50℃.对恒转矩负载，最高环境温度不得超过50摄氏度；对变转矩负载，不得超过40摄氏度。为了安全起见，实际中，一般强调变频器安装使用场所的环境温度不要超过40摄氏度。
当环境温度不大于40摄氏度时，变频器可连续输出100%Ie（Ie为额定电流）；当环境温度为45摄氏度时，变频器可连续输出电流80%Ie；当环境温度为50摄氏度时，变频器的连续输出电流只有60%Ie。
可见，运行环境温度超标时对变频器可连续输出电流额定值的影响很大。
因此，必须注意变频器安装场所的通风散热，当变频器的环境温度高达40摄氏度以上时，必须采取强迫通风措施将室温降下来。


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