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  • 品牌 Siemens/西門子
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更新時間:2018-10-17 17:14:12瀏覽次數(shù):314

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SIEMENS  CPU模塊系列技術(shù)參數(shù)

變頻調(diào)速能夠應(yīng)用在大部分的電機(jī)拖動場合,由于它能提供精確的速度控制,因此可以方便地控制機(jī)械傳動的上升、下降和變速運(yùn)行。變頻應(yīng)用可以大大地提高工藝的高效性(變速不依賴于機(jī)械部分),同時可以比原來的定速運(yùn)行電機(jī)更加節(jié)能。下面例舉使用變頻調(diào)速的10個理由,來說明變頻器應(yīng)用日趨普及的基本認(rèn)識:

(1) 控制電機(jī)的啟動電流。 當(dāng)電機(jī)通過工頻直接啟動時,它將會產(chǎn)生7到8倍的電機(jī)額定電流。這個電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量,從而降低電機(jī)的壽命。而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓啟動(也可適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升)。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立,變頻器就可以按照V/F或矢量控制方式帶動負(fù)載進(jìn)行工作。使用變頻調(diào)速能充分降低啟動電流,提高繞組承受力,用戶最直接的好處就是電機(jī)的維護(hù)成本將進(jìn)一步降低、電機(jī)的壽命則相應(yīng)增加。

(2) 降低電力線路電壓波動。 在電機(jī)工頻啟動時,電流劇增的同時,電壓也會大幅度波動,電壓下降的幅度將取決于啟動電機(jī)的功率大小和配電網(wǎng)的容量。電壓下降將會導(dǎo)致同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常,如PC機(jī)、傳感器、接近開關(guān)和接觸器等均會動作出錯。而采用變頻調(diào)速后,由于能在零頻零壓時逐步啟動,則能消除電壓下降

(3) 啟動時需要的功率更低。 電機(jī)功率與電流和電壓的乘積成正比, 那么通過工頻直接啟動的電機(jī)消耗的功率將大大高于變頻啟動所需要的功率。在一些工況下其配電系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了極限,其直接工頻啟動電機(jī)所產(chǎn)生的電涌就會對同網(wǎng)上的其他用戶產(chǎn)生嚴(yán)重的影響, 從而將受到電網(wǎng)運(yùn)行商的警告, 甚至罰款。如果采用變頻器進(jìn)行電機(jī)起停, 就不會產(chǎn)生類似的問題。 (4) 可控的加速功能。 變頻調(diào)速能在零速啟動并按照用戶的需要進(jìn)行均勻地加速,而且其加速曲線也可以選擇(直線加速、S形加速或者自動加速)。而通過工頻啟動時對電機(jī)或相連的機(jī)械部分軸或齒輪都會產(chǎn)生劇烈的振動。這種振動將進(jìn)一步加劇機(jī)械磨損和損耗,降低機(jī)械部件和電機(jī)的壽命。另外,變頻啟動還能應(yīng)用在類似灌裝線上,以防止瓶子倒翻或損壞。

(5) 可調(diào)的運(yùn)行速度。 運(yùn)用變頻調(diào)速能優(yōu)化工藝過程,并能根據(jù)工藝過程迅速改變,還能通過遠(yuǎn)控PLC或其他控制器來實(shí)現(xiàn)速度變化。

(6) 可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限。 通過變頻調(diào)速后,能夠設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩極限來保護(hù)機(jī)械不致?lián)p壞,從而保證工藝過程的連續(xù)性和產(chǎn)品的可靠性。目前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào),甚至轉(zhuǎn)矩的控制精度都能達(dá)到3%~5%左右。在工頻狀態(tài)下,電機(jī)只能通過檢測電流值或熱保護(hù)來進(jìn)行控制,而無法像在變頻控制一樣設(shè)置精確的轉(zhuǎn)矩值來動作。

(7) 受控的停止方式。 如同可控的加速一樣, 在變頻調(diào)速中, 停止方式可以受控,并且有不同的停止方式可以選擇(減速停車、自由停車、減速停車+直流制動),同樣它能減少對機(jī)械部件和電機(jī)的沖擊,從而使整個系統(tǒng)更加可靠,壽命也會相應(yīng)增加。

(8) 節(jié)能 離心風(fēng)機(jī)或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗,這在十幾年的工程經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)得到體現(xiàn)。由于最終的能耗是與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成立方比,所以采用變頻后投資回報就更快。

(9) 可逆運(yùn)行控制 在變頻器控制中,要實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行控制無須額外的可逆控制裝置,只需要改變輸出電壓的相序即可,這樣就能降低維護(hù)成本和節(jié)省安裝空間。

(10) 減少機(jī)械傳動部件 由于目前矢量控制變頻器加上同步電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出, 從而節(jié)省齒輪箱等機(jī)械傳動部件, 最終構(gòu)成直接變頻傳動系統(tǒng)。從而就能降低成本和空間, 提高穩(wěn)定性。
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源|穩(wěn)壓器變換為另一頻率的電能控制裝置??煞譃榻?mdash;—交變頻器,交——直——交變頻器。交——交變頻器可直接把交流電變成頻率和電壓都可變的交流電;交——直——交變頻器則是先把交流電經(jīng)整流器先整流成直流電,再經(jīng)過逆變器把這個直流電流變成頻率和電壓都可變的交流電。
  PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫,按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫,是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。
  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,其直流回路濾波石電感。
  非同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那麼磁通就過大,磁回路飽和,嚴(yán)重時將燒毀電機(jī)。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,使電動機(jī)的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用於風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。
  頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。
  采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同,為125%-200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為6-7倍,因此,將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2-1.5倍,起動轉(zhuǎn)矩為70%-120%額定轉(zhuǎn)矩;對於帶有轉(zhuǎn)矩自動增強(qiáng)功能的變頻器,起動轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負(fù)載起動。
  頻率下降時電壓V也成比例下降,這個問題已在回答4說明。V與F的比例關(guān)系是考慮了電機(jī)特性而預(yù)先決定的,通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性,可以用開關(guān)或標(biāo)度盤進(jìn)行選擇。
  頻率下降時*成比例地降低電壓,那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定V/F,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動??梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn),有自動進(jìn)行的方法、選擇V/F模式或調(diào)整電位器等方法。
  在6Hz以下仍可輸出功率,但根據(jù)電機(jī)溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件,最低使用頻率取6Hz左右,此時電動機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題。變頻器實(shí)際輸出頻率(起動頻率)根據(jù)機(jī)種為0.5-3Hz.
  通常情況下時不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變,大體為恒功率特性,在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時,必須注意電機(jī)與變頻器容量的選擇。
  給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器(PG),將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的,稱為“閉環(huán)”,不用PG運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式,也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋。
  開環(huán)時,變頻器即使輸出給定頻率,電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時,電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%-5%)變動。對於要求調(diào)速精度比較高,即使負(fù)載變動也要求在近於給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場合,可采用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。
  具有PG反饋功能的變頻器,精度有提高。但速度精度的植取決於PG本身的精度和變頻器輸出頻率的解析度。
  如果給定的加速時間過短,變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過過電流而跳閘,運(yùn)轉(zhuǎn)停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過大時適當(dāng)放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。
  加減速可以分別給定的機(jī)種,對於短時間加速、緩慢減速場合,或者對於小型機(jī)床需要嚴(yán)格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的,但對於風(fēng)機(jī)傳動等場合,加減速時間都較長,加速時間和減速時間可以共同給定。
  電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率,則電動機(jī)變?yōu)榉峭桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行,作為制動器而工作,這就叫作再生(電氣)制動。

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