感應式交流電機在工業中所運用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機(今后簡稱為電機)的旋轉速度近似地確決于電機的極數和頻率。由電機的工作原理決議電機的極數是固定不變的。由于該極數值不是一個連續的數值(為2的倍數,例如極數為2,4,6),所以一般不適和經過改動該值來調整電機的速度。
別的,頻率能夠在電機的外面調節后再供給電機,這樣電機的旋轉速度就能夠被自在的操控。
因而,以操控頻率為目的的變頻器,是做為電機調速設備的優選設備。
定論:改動頻率和電壓是最優的電機操控方法
假如僅改動頻率而不改動電壓,頻率降低時會使電機出于過電壓(過勵磁),導致電機可能被燒壞。因而變頻器在改動頻率的同時有必要要同時改動電壓。輸出頻率在額外頻率以上時,電壓卻不能夠繼續添加,最高只能是等于電機的額外電壓。
工頻電源 :由電網供給的動力電源(商用電源)
起動電流 :當電機開端運轉時,變頻器的輸出電流
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動
電機在工頻電源供電時起動和加快沖擊很大,而當運用變頻器供電時,這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會發生一個大的起動起動電流。而當運用變頻器時,變頻器的輸出電壓和頻率是逐步加到電機上的,所以電機起動電流和沖擊要小些。
一般,電機發生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出闡明。
經過運用磁通矢量操控的變頻器,將改進電機低速時轉矩的缺乏,甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
3. 當變頻器調速到大于50Hz頻率時,電機的輸出轉矩將降低
一般的電機是按50Hz電壓設計制作的,其額外轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因而在額外頻率之下的調速稱為恒轉矩調速. (T=Te, P<=Pe)
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時,電機發生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。
當電機以大于50Hz頻率速度運行時,電機負載的巨細有必要要給予考慮,以避免電機輸出轉矩的缺乏。
舉例,電機在100Hz時發生的轉矩大約要降低到50Hz時發生轉矩的1/2。
因而在額外頻率之上的調速稱為恒功率調速. (P=Ue*Ie)
4. 變頻器50Hz以上的應用狀況
咱們知道, 對一個特定的電機來說, 其額外電壓和額外電流是不變的。
如變頻器和電機額外值都是: 15kW/380V/30A, 電機能夠工作在50Hz以上。
當轉速為50Hz時, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時假如增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以咱們稱之為恒功率調速.
這時的轉矩狀況怎樣呢?
由于P=wT (w:角速度, T:轉矩). 由于P不變, w添加了, 所以轉矩會相應減小。
咱們還能夠再換一個角度來看:
電機的定子電壓 U = E + I*R (I為電流, R為電子電阻, E為感應電勢)
能夠看出, U,I不變時, E也不變.
而E = k*f*X, (k:常數, f: 頻率, X:磁通), 所以當f由50-->60Hz時, X會相應減小
關于電機來說, T=K*I*X, (K:常數, I:電流, X:磁通), 因而轉矩T會跟著磁通X減小而減小.
同時, 小于50Hz時, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時, 磁通(X)為常數. 轉矩T和電流成正比. 這也就是為什么一般用變頻器的過流才能來描述其過載(轉矩)才能. 并稱為恒轉矩調速(額外電流不變-->最大轉矩不變)
定論: 當變頻器輸出頻率從50Hz以上添加時, 電機的輸出轉矩會減小.
5. 其他和輸出轉矩有關的要素
發熱和散熱才能決議變頻器的輸出電流才能,然后影響變頻器的輸出轉矩才能。
載波頻率: 一般變頻器所標的額外電流都是以最高載波頻率, 最高環境溫度下能保證持續輸出的數值. 降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但元器件的發熱會減小。
環境溫度:就象不會由于檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器維護電流值.
海拔高度: 海拔高度添加, 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下能夠不考慮. 以上每1000米降容5%就能夠了.
6. 矢量操控是怎樣改進電機的輸出轉矩才能的?
*1: 轉矩進步
此功能添加變頻器的輸出電壓(主要是低頻時),以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩丟失,然后改進電機的輸出轉矩。
改進電機低速輸出轉矩缺乏的技能
運用矢量操控,能夠使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz(對4極電機,其轉速大約為30r/min)時的輸出轉矩能夠到達電機在50Hz供電輸出的轉矩(最大約為額外轉矩的150%)。
關于慣例的V/F操控,電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對添加,這就導致由于勵磁缺乏,而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個缺乏,變頻器中需要經過進步電壓,來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做轉矩進步(*1)。
轉矩進步功能是進步變頻器的輸出電壓。但是即便進步許多輸出電壓,電機轉矩并不能和其電流相對應的進步。 由于電機電流包括電機發生的轉矩重量和其它重量(如勵磁重量)。
矢量操控把電機的電流值進行分配,然后確定發生轉矩的電機電流重量和其它電流重量(如勵磁重量)的數值。
矢量操控能夠經過對電機端的電壓降的呼應,進行優化補償,在不添加電流的狀況下,允許電機產出大的轉矩。此功能對改進電機低速時溫升也有效。
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