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西门子(授权)中国浙江省宁波市西门子一级代理商-SIEMENS工业自动化产品总代理

更新时间
2024-10-18 09:10:00
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详细介绍
变频器如何控制电机?两者如何接线?







变频器控制电机的接线较为简单,跟接触器的接线差不多,三根主电源进线,然后出线给电机,但是其中的设置就有说道了,控制变频器的方式也多为不同。


首先我们来看一下变频器的接线端子,虽然说品牌较多,接线方式也有不同,但是大部分的变频器的接线端子也都差不太多。一般分为正反转的开关量输入,用来控制电机多的启动正反转。反馈端子,用来反馈电机的运行状态,包括运行的频率,转速,故障状态等等。速度给定控制,有些变频器是用电位器,有的直接使用按键,都为不通。

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通过物理接线方式来控制的,还有一种方式是走的通讯网络,很多的变频器现在都支持通讯控制,可以通过这个通讯线就控制电机的启动停止,正反转,调节速度等,同时反馈信息也通过通讯进行传送。




当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?







变频器驱动时的起动转矩和Zui大转矩要小于直接用工频电源驱动。


电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些。


通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。


通过使用磁通矢量控制的变频器,将改善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。


当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低

通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。(T=Te,P<=Pe)

变频器输出频率大于50Hz频率时,电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。

当电机以大于50Hz频率速度运行时,电机负载的大小必须要给予考虑,以防止电机输出转矩的不足。

举例,电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。

因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.(P=Ue*Ie)




变频器50Hz以上的应用情况







大家知道,对一个特定的电机来说,其额定电压和额定电流是不变的。

如变频器和电机额定值都是:15kW/380V/30A,电机可以工作在50Hz以上。

当转速为50Hz时,变频器的输出电压为380V,电流为30A。这时如果增大输出频率到60Hz,变频器的Zui大输出电压电流还只能为380V/30A,很显然输出功率不变,所以我们称之为恒功率调速。


这时的转矩情况怎样呢?

因为P=wT(w;角速度,T:转矩),因为P不变,w增加了,所以转矩会相应减小。


我们还可以再换一个角度来看:

电机的定子电压U=E+I*R(I为电流,R为电子电阻,E为感应电势)

可以看出,U,I不变时,E也不变.

而E=k*f*X(k:常数;f:频率;X:磁通),所以当f由50-->60Hz时,X会相应减小

对于电机来说T=K*I*X(K:常数;I:电流;X:磁通),因此转矩T会跟着磁通X减小而减小


同时,小于50Hz时,由于I*R很小,所以U/f=E/f不变时,磁通(X)为常数。转矩T和电流成正比。这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力,并称为恒转矩调速(额定电流不变-->Zui大转矩不变)

结论:当变频器输出频率从50Hz以上增加时,电机的输出转矩会减小


其他和输出转矩有关的因素

发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力。


载波频率:一般变频器所标的额定电流都是以Zui高载波频率,Zui高环境温度下能保证持续输出的数值,降低载波频率,电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。


环境温度:就像不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值。


海拔高度:海拔高度增加,对散热和绝缘性能都有影响。一般1000m以下可以不考虑,以上每1000米降容5%就可以了。





变频器控制电机频率调多少合适?







在上面的整理中,我们已经了解到为什么要用变频器控制电机,也清楚了变频器是如何控制电机的。变频器控制电机,总结起来无外乎这两点:一是变频器控制电机的启动电压,频率;达到平滑启动平滑停止;二是利用变频器调节电机的速度,通过改变频率进行电机的调速。


还有网友提出了一个实际问题:变频器控制普通电机,Zui低可以调到多少赫兹?目前已经调到60Hz,领导还让我继续增加Hz数,计划让我调到100Hz,有人调到过100Hz吗?(类似这种情况,需要考虑哪些因素?)



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