由於通用變頻器一般採用u/f(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引數的比值決定,即基準電壓/基準頻率一壓頻比)控制,即採用變壓變頻(vvvf)方式調速,因此,變頻器在使用前正確地設定壓頻比,對保證變頻器的正常工作至關重要。(1)基頻引數 變頻器基頻引數的示意圖如圖4-9所示,基頻以下,變頻器的輸出
由於通用變頻器一般採用u/f(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引數的比值決定,即基準電壓/基準頻率一壓頻比)控制,即採用變壓變頻(vvvf)方式調速,因此,變頻器在使用前正確地設定壓頻比,對保證變頻器的正常工作至關重要。
(1)基頻引數
變頻器基頻引數的示意圖如圖4-9所示,基頻以下,變頻器的輸出電壓隨輸出頻率的變化而變化,u/f=常數,適合恆轉矩負載特性。基頻以上,變頻器的輸出電壓維持電源額定電壓不變,適合恆功率負載特性。
圖4-9 變頻器基頻引數的示意圖
(2)基頻引數設定
基頻引數設定應該以負載的額定引數設定,而不能根據負載特性設定,若負載為電動機即使電動機選型不適合負載特性,也必須盡量遵循電動機的引數,否則,電動機容易過流或過載。例如:電動機的額定工作頻率為50hz,基頻應設定為50hz;如果電動機的額定工作頻率為60hz,基頻應設定為60hz:如果電動機的額定工作頻率為100hz,基頻應設定為100hz。
如果電動機選擇專用的交流變頻電動機,電動機一般都標註恆轉矩、恆功率調速範圍。如果標註5~100hz為恆轉矩,100~150hz為恆功率,基頻應該設定為100hz。
基頻引數直接反映變頻器輸出電壓和輸出頻率的關係,如果設定不當容易造成負載的過流或過載。例如一台交流電動機的額定工作頻率為50hz,額定電壓380v。如果變頻器的基頻設定低於50hz,如圖4-10中的基頻1,u/f比例高,同等頻率的輸出電壓高,輸出電流高,在啟動時,容易造成過流。如果變頻器的基頻設定高於50hz,如圖4-10中的基頻2,u/f比例低,同等頻率的輸出電壓低,輸出電流低,在啟動時,容易造成無法啟動而過載。
圖4-10 設變頻器輸出電壓和輸出頻率的關係曲線
如果負載在低速時的轉矩較大,而轉矩補償(u/f比)預置得較小,則低速時帶不動負載。反之,如果負載在低速時的轉矩較輕而轉矩補償(u/f比)預置得較大,則補償過分,低速時電動機的磁路將飽和,勵磁電流發生畸變,嚴重時會因勵磁電流峰值過高而導致「過電流」跳閘。
除錯時,u/f比的預置宜由小逐漸加大,每加大一擋,觀察在最低頻時能否帶得動負載,還應觀察空載時會不會跳閘。一直調整到在最低頻率下執行時,既能帶得動負載,又不會空載跳閘時為止。
(3)基頻設定的注意事項
u/f型別的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉矩型別等。最高頻率是變頻器、電動機可以執行的最高頻率。由於變頻器自身的最高頻率可能較高,當電動機容許的最高頻率低於變頻器的最高頻率時,應按電動機及其負載的要求進行設定。
基本頻率是變頻器對電動機進行恆功率控制和恆轉矩控制的分界線,應按電動機的額定電壓設定。轉矩型別指的是負載是恆轉矩負載還是變轉矩負載。應根據變頻器使用說明書中的u/f型別圖和負載的特點,選擇其中的一種型別。如恆轉矩負載,即速度變化轉矩恆定,如運輸機械類,u/f曲線應設定為恆定特性。若變轉矩負載,如幫浦、通風機等負載,u/f應設定成平方率遞減特性**矩以速度的平方變化的負載)。例如根據電動機的實際情況和實際要求,將最高頻率設定為83. 4hz,基本頻率設定為工頻50hz。負載型別:50hz以下為恆轉矩負載,50~83.4hz為恆功率負載。
基準電壓與基準頻率引數的設定,不僅與電動機的額定電壓與額定頻率有關(電動機的壓頻比為電動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。對於普通非同步電動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),即能滿足使用要求。但對於某些行業使用較特殊的電動機,就必須根據實際情況重新設定基準電壓與基準頻率的引數。
電動機採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。在壓頻比設定時必須考慮的重要因素是:盡量保持電動機主磁通為額定值不變。如果磁通過弱(電壓過低),電動機鐵芯不能得到充分利用,電磁轉矩變小,帶負載能力下降。如果磁通過強(電壓過高),電動機處於過勵磁狀態,電動機因勵磁電流過大而嚴重發熱。根據電動機原理可知,三相非同步電動機定子每相電動勢的有效值為
e1=4.44.f1n1φm (4-4)
式中,e1為定子每相由氣隙磁通感應的電動勢的有效值,v;f1為定子頻率,hz;n1為定子每相繞組有效匝數;φm為每極磁通量。
由式(4-4)中可以看出,φm的值由e1/f1決定,但由於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。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,為恆壓頻比(恆磁通)控制方式,屬於恆轉矩調速。從圖4-11可以看出,基準頻率為恆轉矩調速區的最高頻率,基準頻率所對應的電壓為即為基準電壓,是恆轉矩調速區的最高電壓,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。
圖4-11 基準電壓、基準頻率與變頻調速控制特性
在基頻以上調速時,頻率從基頻向上可以調至上限頻率值,但是由於電動機定子不能超過電動機額定電壓,因此電壓不再隨頻率變化,而保持基準電壓值不變,這時電動機主磁通必須隨頻率公升高而減弱,轉矩相應減小,功率基本保持不變,屬於恆功率調速區。由圖4-11可見,基準頻率為恆功率調速區的最低頻率,是恆轉矩調速區與恆功率調速區的轉折點,而基準電壓值在整個恆功率調速區內不再隨頻率變化而改變。
負載基本上可分為恆轉矩負載、恆功率負載以及平方轉矩負載三類,恆轉矩負載其所需轉矩基本不受速度變化的影響(t=定值),對於該類負載,變頻器的整個工作區最好執行在基頻以下,這時變頻器的輸出特性正好能滿足負載的要求。
恆功率負載在轉速越高時,所需轉矩越小(t×n=定值),對於恆功率負載來說,電動機的工作頻率若執行在基頻以上,其所要求的機械特性將與變頻器的輸出特性相吻合。
平方轉矩負載所要求的轉矩與轉速的平方成正比(t/n2=定值),電動機應執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(除非變頻器容量大乙個等級),否則變頻器與電動機將嚴重過載
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