變頻器簡(jiǎn)介及應(yīng)用(圖文)

1、變頻器簡(jiǎn)介及應(yīng)用(圖文)    論文導(dǎo)讀：目前全國(guó)各類(lèi)電動(dòng)機(jī)年耗電量約占全國(guó)發(fā)電量的65%。泵類(lèi)等設(shè)備的耗電量對(duì)于節(jié)能降耗具有重要意義。交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速已成為當(dāng)代電機(jī)調(diào)速的潮流。由于變頻器的優(yōu)異功能。 關(guān)鍵詞：變頻器，電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速，節(jié)能降耗    隨著能源問(wèn)題日益突出，節(jié)能問(wèn)題愈來(lái)愈受到重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)各類(lèi)電動(dòng)機(jī)年耗電量約占全國(guó)發(fā)電量的65%，而其中大功率風(fēng)機(jī)，泵類(lèi)是年耗電量約占工業(yè)總耗電量的50%，最大限度地降低風(fēng)機(jī)，泵類(lèi)等設(shè)備的耗電量對(duì)于節(jié)能降耗具有重要意義。 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速已成為當(dāng)代電機(jī)調(diào)速的

2、潮流，它以體積小，重量輕，轉(zhuǎn)矩大，精度高，功能強(qiáng)，可靠性高，操作簡(jiǎn)單，便于通信等功能，優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式。如：變極調(diào)速，調(diào)壓調(diào)速，滑差調(diào)速等等。因而在各行各業(yè)如，有色、石油、石化、化纖、紡織、電力、機(jī)械、建材、煤炭、醫(yī)藥、造紙、注塑、卷煙、吊車(chē)、城市供水、中央空調(diào)及污水處理行業(yè)得到普遍應(yīng)用。 由于變頻器的優(yōu)異功能，目前變頻器的應(yīng)用已由工廠擴(kuò)展到社區(qū)酒店、商廈和寫(xiě)字樓。如音樂(lè)噴泉、無(wú)塔供水、中央空調(diào)都用了不少變頻器，而且變頻器的用量還將不斷增加，有相當(dāng)大的市場(chǎng)潛力。發(fā)表論文。 變頻調(diào)速正在逐步地成為電氣傳動(dòng)的中樞，它取代了以前的各種調(diào)速方式，除了節(jié)電（12%70%）外，更重要的是產(chǎn)生增產(chǎn)、降

3、耗、優(yōu)質(zhì)的效果，深受設(shè)計(jì)、工程、操作人員歡迎是工業(yè)設(shè)備改造產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。社會(huì)效益非常顯著，變頻調(diào)速確定是節(jié)能、增產(chǎn)、降耗、優(yōu)質(zhì)的先進(jìn)技術(shù)。 下面對(duì)變頻調(diào)速作以簡(jiǎn)單介紹 1基本原理 圖1示意圖 由式n=60f1/p(1-s),S=n-n1/n知，極對(duì)數(shù)P一定的異步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)差率S變化不大時(shí)，轉(zhuǎn)速基本上與電源頻率成正比。因此，只要能設(shè)計(jì)改變即可改變。基于這個(gè)原理，變頻調(diào)速就是用晶閘管等變流元件組成的變頻器作為變頻電源，通過(guò)改變電源頻率的辦法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如上圖1所示： 2變頻器的分類(lèi)及特點(diǎn)： 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備是能提供變頻電源的變頻器，變頻器的變流元件（電力開(kāi)關(guān)元件）目前使用的主

4、要有如下四種：晶閘管（可控硅）；大功率三極管（ GTR,動(dòng)力晶體管）；可關(guān)斷晶閘管（GTO可關(guān)斷可控硅），二極管（IGBT）變頻器可分為交流直流交流（簡(jiǎn)稱(chēng)為交直交）變頻器和交流交流（簡(jiǎn)稱(chēng)（交交）變頻器兩類(lèi)。交直交變頻器是將工頻交流電整流成直流，再把直流電經(jīng)逆變器變成頻率可調(diào)的交流電。交交變頻器是將電網(wǎng)的交流電直接變?yōu)殡妷汉皖l率都可調(diào)的交流電。由于交交變頻器的輸出頻率一般最高只能達(dá)到電源頻率的1/31/2。所以它只適用于低速大功率的傳動(dòng)，在泵與風(fēng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能中迄今很少使用。交直交變頻器又分為電流型和電壓型兩種。二者的主要區(qū)別是中間濾波環(huán)節(jié)的濾波方式不同。電壓變頻器采用大電容的電容器進(jìn)行濾波，直流

5、回路的電壓波形比較平直，輸出呈低阻抗，類(lèi)似于電壓源。發(fā)表論文。逆變器中電子開(kāi)關(guān)的通斷作用實(shí)質(zhì)上是將直流電壓以一定的方向和次序分配給負(fù)載電動(dòng)機(jī)的各個(gè)繞組，形成矩形或階梯形波的交流電壓。電流型變頻器則采用大電感的電抗器進(jìn)行濾波，直流回路的電流波形比較平直，輸出呈高阻抗，類(lèi)似于電流源。逆變器中的晶閘管等電子開(kāi)關(guān)的通斷作用實(shí)質(zhì)上是將直流電流以一定的方向和次序分配給負(fù)載電動(dòng)機(jī)的各個(gè)繞組，形成矩形波或階梯形波的交流電流。電壓型和電流型變頻器的特性比較如下。      項(xiàng)目    電壓型   

6、60;電流型     濾波環(huán)節(jié)    主要是電容、電源阻抗小，相等于電壓源    主要是電感電源阻抗大，相等于電流源     波形輸出    電壓時(shí)方波，電流含高次諧波    輸出電壓接近正弦波，輸出電流是方波     可靠性    輸出短路，逆變失敗電流大，對(duì)元件要求高，最好是

7、快速可控硅，耐壓要求稍低    瞬間短路不損壞可控硅，普通可控硅即可，只是耐壓要求稍高     四象限運(yùn)行    要附加反并聯(lián)整流器    可以四象限運(yùn)行     效率    較電流型要低    較電壓型要高     COS    如采用可

8、控硅整流，則功率因數(shù)低，否則功率因數(shù)稍高    功率因數(shù)低     諧波電流    異步電動(dòng)機(jī)5次占40%，7次占20%    5次占20%，7次占14%     負(fù)載    適用于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)齊速運(yùn)行    接/控制適用于多臺(tái)運(yùn)行外，尤其適于單械加減速     動(dòng)態(tài)性能 

9、;   有大電容存在，電流控制較難    快速響應(yīng)，動(dòng)態(tài)性能好，可以用電流內(nèi)環(huán)控制     3變頻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速效率高屬于高效調(diào)速方式，這是由于頻率變化后電動(dòng)機(jī)仍在同步轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行，基本上保持額定轉(zhuǎn)差。調(diào)速范圍寬，一般可達(dá)20:1，并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均具有高的調(diào)速效率，所以變頻調(diào)速適用于調(diào)速范圍寬，且經(jīng)常處于低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的場(chǎng)合。機(jī)械特性較好。發(fā)表論文。在無(wú)自動(dòng)控制時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)率控制在0.5%1%。變頻裝置萬(wàn)一發(fā)生故障，可以退出運(yùn)行，改由電網(wǎng)直接供電、泵與風(fēng)機(jī)仍可繼續(xù)保持

10、運(yùn)轉(zhuǎn)。能兼做啟動(dòng)設(shè)備。即通過(guò)變頻電源將電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到某一轉(zhuǎn)速，再斷開(kāi)變頻電源，電動(dòng)機(jī)可直接接到工頻電源使泵或風(fēng)機(jī)加速到全速。 缺點(diǎn)：從目前看變頻器的初投資較高，是應(yīng)用于泵或風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能中的主要障礙。因?yàn)樽冾l器輸出的電流或電壓的波形為非正弦而產(chǎn)生的高次諧波，對(duì)電動(dòng)機(jī)及電源會(huì)產(chǎn)生種種不良影響，但若采用PWM型變頻器或采用多重化技術(shù)的電流型變頻器，則這個(gè)問(wèn)題可以得到大大的改善。 負(fù)載舉例 ( l ）風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載。風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載為量大面廣設(shè)備，鋼廠、電廠、有色、礦山、化工、制藥、地鐵、紡織、化纖、水泥、造紙等行業(yè)應(yīng)用較多。多數(shù)采用調(diào)節(jié)檔板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，浪費(fèi)大量電能，采用變頻調(diào)速，即可節(jié)電，又可減少機(jī)械磨損，

11、延長(zhǎng)設(shè)備壽命。 ( 2 ）泵類(lèi)負(fù)載。泵類(lèi)負(fù)載為量大面廣設(shè)備，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、砂泵等，在同等工藝條件下，采用調(diào)節(jié)閥控制與采用變頻控制相比較，節(jié)電率高達(dá)60%。而且采用變頻控制時(shí)，電動(dòng)機(jī)和泵轉(zhuǎn)速下降，軸承等機(jī)械部件磨損降低，泵端密封系統(tǒng)不易損壞，電動(dòng)機(jī)故障率降低，維護(hù)工作量大為減少。 ( 3 ）中央空調(diào)類(lèi)負(fù)載。由于都市化進(jìn)展，中央空調(diào)的用量增加。在炎熱季節(jié)，中央空調(diào)用電量幾乎占酒店、商場(chǎng)、超市、寫(xiě)字樓、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)用電量的50 % , 是需求側(cè)用電的一個(gè)重要方面。采用變頻技術(shù)的智能專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)中央空調(diào)的冷凍泵、冷卻泵、風(fēng)機(jī)調(diào)速，會(huì)取得30 以上的節(jié)電效果。 ( 4 ）轉(zhuǎn)爐類(lèi)負(fù)載。用交流

12、變頻替代直流機(jī)組簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。 ( 5 ）輥道類(lèi)負(fù)載。輥道類(lèi)負(fù)載，多存在于鋼鐵冶金行業(yè)，數(shù)量較多，采用交流電動(dòng)機(jī)變頻控制，可提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。 ( 6 ）起重機(jī)類(lèi)負(fù)載。起重機(jī)類(lèi)負(fù)載在 工廠、礦山、鐵路、碼頭廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的控制方式多采用繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻，故障多、振動(dòng)大、沖擊電流大。采用變頻調(diào)速，可以滿(mǎn)足“轉(zhuǎn)矩大且要平穩(wěn)，正反轉(zhuǎn)頻繁且要可靠”的要求，使起重機(jī)具有高可靠性、高適用性、高穩(wěn)定性、并且控制靈活、運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)電 30 以上。 ( 7 ）特種電源類(lèi)負(fù)載。許多電源，如實(shí)驗(yàn)電源、飛機(jī)拖動(dòng)電源（ 40OHz ）都可用變頻裝置來(lái)完成，好處是投資少、見(jiàn)效快、體積小、操作簡(jiǎn)單。 (

13、8 ）注塑機(jī)類(lèi)負(fù)載。注塑機(jī)是塑料加工成型的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)量多，耗電大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有定量泵注塑機(jī) 80 萬(wàn)臺(tái)。過(guò)去的節(jié)電方式多為通過(guò) 型轉(zhuǎn)換 Y 型（星型）來(lái)節(jié)電的，效果一般。采用變頻調(diào)速不改變注塑機(jī)原來(lái)的結(jié)構(gòu)，控制油泵幾個(gè)過(guò)程的壓力或流量（如鎖模、合模、射膠、保壓、脫模、退模等），平均可節(jié)電 4D % 。 ( 9 ）礦用電鏟類(lèi)負(fù)載。礦用電鏟容量大、電鏟提升機(jī)構(gòu)、推壓機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行車(chē)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容量大，我國(guó)目前采用共繞組發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)機(jī)組和磁放大發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)機(jī)組的直流調(diào)速系統(tǒng)，體積大、效率低、功率因數(shù)低。近年來(lái)，準(zhǔn)格爾露天煤礦，南芬露天鐵礦從美國(guó) B 一 E 公司引進(jìn)全交流 395 一 B 型大型電鏟，打破了電鏟傳動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的一統(tǒng)天下。電鏟交流變頻化有諸多好處： 提高電鏟重載起動(dòng)能力。 縮短起動(dòng)時(shí)間， 提高了生