美國AB羅克韋爾變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
美國AB羅克韋爾變頻器的基本組成:
變頻器通常分為4部分:整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。
整流單元:將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
高容量電容:存儲轉(zhuǎn)換后的電能。
逆變器:由大功率開關(guān)晶體管陣列組成電子開關(guān),將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。
控制器:按設(shè)定的程序工作,控制輸出方波的幅度與脈寬,使疊加為近似正弦波的交流電,驅(qū)動交流電動機。
美國AB羅克韋爾變頻器的工作原理:
主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類 :電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”。
整流器
大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉(zhuǎn)。
平波回路
在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。
逆變器
同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關(guān)器件導通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。
控制電路是給異步電動機供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。
(1)運算電路:將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
(2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
(3)驅(qū)動電路:驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關(guān)斷。
(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。
(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發(fā)生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞。
美國AB羅克韋爾變頻器的功能作用:
變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時,都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時,除達到動力驅(qū)動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費。風機、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調(diào)速時,如果流量要求減小,通過降低泵或風機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。
電動機使用變頻器的作用就是為了調(diào)速,并降低啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率,該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學術(shù)語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。美國AB羅克韋爾變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相異步電動機調(diào)速用,又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對波形進行整理,可以輸出標準的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”,故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”,即:變頻器。
變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。一臺1.5匹的空調(diào)自身耗電算下來也有20-30W,相當于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行,具有節(jié)電功能,是事實。但是他的前提條件是:
*、大功率并且為風機/泵類負載;
第二、裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持);
這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個條件。除此之外,無所謂節(jié)不節(jié)電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節(jié)能,就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委,你會巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應(yīng)用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。
美國AB羅克韋爾變頻器功率因數(shù)補償節(jié)能:
無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱,更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當中,設(shè)備使用效率低下,浪費嚴重,使用變頻調(diào)速裝置后,由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用,從而減少了無功損耗,增加了電網(wǎng)的有功功率。
軟啟動節(jié)能
1:電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊,而且還會對電網(wǎng)容量要求過高,啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,zui大值也不超過額定電流,減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求,延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。
2:從理論上講,變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設(shè)備中,電動機在啟動時,電流會比額定高5-6倍的,不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設(shè)計時在電機選型上會留有一定的余量,電機的速度是固定不變,但在實際使用過程中,有時要以較低或者較高的速度運行,因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、補償功率因素。
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