变频器技术及应用ppt课件 第4章 变频器及其操作.ppt

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1、第4章变频器及其操作变频器概述任务1掌握变频器的特性及选用任务2典型变频器的原理和应用任务3任务1变频器概述变频器至今并无确切的定义，但按其作用可理解为改变电动机的电源频率值及电压值的自动化电气装置(或设备)。变频器由电力电子器件(如IGBT模块)、电子器件(集成电路、开关电源、电阻、电容)、微处理器(CPU)等组成，接在电源输入端(L1，L2，L3)和电动机输入端(U，V，W)之间(见图4-1)。变频器的功率范围为0.75~500kW(大于此功率值建议选用高压电动机及高压变频器)；频率范围为0~400Hz(指通用变频器),0~120

2、Hz(指水泵、风机用的变频器)；电压范围为0~380V(或440V、660V，指低压变频器)。图4-1变频器在电路中的位置三相交流异步电动机是用来把交流电能转化为机械能的，电动机有笼型和绕线转子型(较少使用)两种。由于异步电动机具有结构简单、体积较小、价格低廉、经久耐用、维修量小等优点，因此被大量地使用在交流传动上，其配上变频器，完全可代换其他调速装置，如直流调速、转差调速、滑差调速、串级调速、换向器电动机调速、液力耦合调速等。异步电动机定子磁场的转速n0又称为同步转速，n0=60fp，单位为r/min。这里f是频率，p是电动机磁极对

3、数。异步电动机的实际转速n总是小于n0，转差率为s=（n0-n）/n一般s在1%~5%范围内，它取决于气隙大小、硅钢片质量、铜耗、铁耗、风阻、摩擦、电动机结构等因素，整理后，异步电动机的转速为n=60fp(1-s)从上式可知，只要改变f、s和p中的任意一项即可改变电动机转速，其中，改变p调速是有级的，即选用多极电动机，但多极电动机绕组较复杂，因而改变p调速是不经济的。对笼型异步电动机只有改变频率f才是既经济又无级的调速方式。改变频率又称变频，而变频器就是起到这个作用的装置。1.恒转矩调速f≤50Hz时，电动机定子绕组内的感应电动势为E

4、l=4.44fWRw1Φ1；式中W——定子绕组的匝数；Rw1——绕组系数；Φ1——电动机每极磁通。定子电压U1和定子绕组的感应电动势E1的关系为U1=E1+I1Z1式中Z1——定子绕组每相阻抗；I1——定子绕组相电流。若忽略定子压降I1Z1，则U1≈4.44fWRw1Φ1，令k=4.44fWRw1，则E1=kfΦ1，所以Φ1≈E1kf∝U1f。在频率f下降时，若u1不变，则Φ1上升，要产生铁芯的磁通饱和现象，为使磁通不变，必须在f下降时使u1同时下降，U1kf为常数，才可使磁通不饱和。这样电磁转矩T与U1f1成正比，即电动机拖动负载能

5、力不发生改变。所以，变频时一定还要变压。这种恒磁通变频变压调速方式，又称为恒转矩调速，如图4-2所示。2.恒功率调速f>50Hz时，U1f下降，但U1不能高于电动机的额定电压，这样f增加，U1不变，则Φ1≈U1kf变小，电磁转矩也变小，但f上升，电动机转速n增加。若令角速度w=2πf，则电动机的功率P=Tw,即T=Pw。所以，w上升即f上升时，T下降，从而使功率P不变，这种升频定压调速称为恒功率调速，如图4-3所示。图4-2恒转矩变频调速的机械特性图4-3恒功率变频调速的机械特性任务2掌握变频器的特性及选用阶段1变频器的工作特性1.变

6、频器工作特性(见图4-4)从图4-4可知，f=0~50Hz是恒转矩区，即T=C,这时功率P呈线性上升。f=50~400Hz是恒功率区，即P=C，这时转矩T呈非线性下降。在实际使用变频器时，必须要注意的是负载的机械特性要与变频器的工作特性很好地相互匹配，这样才能更好地发挥变频器的应有作用。2.变频器的外特性(见图4-5)变频器的外特性是讨论变频器的输出频率f，f是函数，一般是线性关系，常用的有以下几类。(1)U=400V,f=60Hz,Uf=40060=6.67;(2)U=380V,f=50Hz,Uf=38050=7.6;(3)U=38

7、0V,f=60Hz,Uf=38060=6.3。图4-4变频器的工作特性图4-5变频器的外特性1—U=400V，f=60Hz；2—U=380V，f=50Hz；3—U=380V，f=60Hz为了配合不同负载，根据低频补偿的使用要求，VF曲线可人为设定选用，以更好地发挥变频器的使用功效(见图4-6)。图4-6不同负载时的VF特性选择(a)使用一般用途恒转矩负载；(b)使用风机、水泵二次方减转矩负载或三次方减转矩负载(c)使用高启动转矩、小的或大的负载；(d)适用一般机床、工具机、主轴阶段2变频器的选用1.使用变频器的目的及效果变频器的应用范

8、围很广，凡是使用三相交流异步电动机电气传动的场合都可装置变频器，对设备来讲，使用变频器的目的主要有以下3点。(1)对电动机实现节能。使用频率范围为0～50Hz，具体值与设备类型、工况条件有关。(2)对电动机实现调速。使用