變頻器的探究

曹玉舉 張錦濤 魏華

【摘要】電動(dòng)機(jī)作為電能應(yīng)用的最常見(jiàn)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于人類生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域！變頻技術(shù)是當(dāng)前電動(dòng)機(jī)控制主流技術(shù)，具有十分廣闊的發(fā)展前景！文章圍繞變頻調(diào)速相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討，闡述了變頻調(diào)速的原理和特點(diǎn)，對(duì)變頻調(diào)速在日常生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹！

【關(guān)鍵詞】變頻器；原理；應(yīng)用

引言

自十九世紀(jì)第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)明以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了近200年！在這長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)世紀(jì)的漫長(zhǎng)時(shí)間里，形形色色"各種各樣的電動(dòng)機(jī)進(jìn)入人們的視線，作為人們對(duì)于電能應(yīng)用的一個(gè)主要分支，在人類社會(huì)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用！就調(diào)速性能而言，電動(dòng)機(jī)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段，即直流電機(jī)"異步電機(jī)和變頻交流電機(jī)！從時(shí)間上看，一直到 ！ 20世紀(jì)70年代前直流電機(jī)都占據(jù)著電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)治地位！直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能具有調(diào)速范圍廣"穩(wěn)定性好"過(guò)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)！但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，后期維護(hù)成本高，使用時(shí)限較短等問(wèn)題給直流電機(jī)應(yīng)用造成很大負(fù)面影響！特別是電動(dòng)機(jī)本身的換向器及電刷使用壽命嚴(yán)重不足，是直流電機(jī)的最大缺陷！針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)出了異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)換向器和電刷的問(wèn)題基本解決，但異步電機(jī)使用交流電，調(diào)速性能差是其主要缺點(diǎn)！第三個(gè)階段是變頻技術(shù)的出現(xiàn)！應(yīng)用變頻技術(shù)的交流電動(dòng)機(jī)可以較為妥善的解決異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問(wèn)題，從而逐步取代直流調(diào)速成為拖動(dòng)調(diào)速的主流技術(shù)！所謂變頻技術(shù)，顧名思義是指通過(guò)對(duì)交流電的頻率進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到控制交流電機(jī)控制的方法！應(yīng)用變頻原理，使用電力半導(dǎo)體器件通過(guò)對(duì)電路的通斷控制實(shí)現(xiàn)對(duì)工頻電源頻率的改變的設(shè)備就是變頻器！日常工作中，變頻器的作用主要是將固定電壓和頻率的

交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺冸妷汉皖l率的交流電源！

變頻器的工作原理

所謂"變頻"的意思就是改變機(jī)器的頻率，而針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，就是使軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度發(fā)生相應(yīng)的變化，使軸能夠以合適的速度運(yùn)轉(zhuǎn)；交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算中，如果是同步轉(zhuǎn)速，要依據(jù)以下的公式對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算，公式為：異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=6Ox異步電動(dòng)機(jī)頻率x（1一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率）/電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速用字母n表示，異步電動(dòng)機(jī)頻率用字母f表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率用g表示，電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)用p表示，為了分析的方便，我們用字母表示同步轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：=1160xfx（1一、）、p；通過(guò)公式，可以明確各個(gè)部分之間的關(guān)系，首先，同步轉(zhuǎn)速n步電動(dòng)機(jī)的頻率f成正相關(guān)關(guān)系的，也就是說(shuō)頻率越高，轉(zhuǎn)速越快；根據(jù)電動(dòng)機(jī)的既定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)異電動(dòng)機(jī)的頻率在五十赫茲以內(nèi)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速可以在一個(gè)相對(duì)較廣的范圍之內(nèi)發(fā)生變動(dòng)，變頻器的作用就是通過(guò)調(diào)節(jié)電源的頻率從而作用于轉(zhuǎn)速，因此調(diào)整速度的效果是非常明顯的，同時(shí)調(diào)節(jié)的效率也是非常高的，因此得到了普遍的適用。

變頻器的應(yīng)用

1變頻器的特點(diǎn)

如今變頻器的應(yīng)用已經(jīng)十分的廣泛，因?yàn)槠渥陨硭哂械奶攸c(diǎn)有利于工業(yè)、工程等方面的應(yīng)用。首先是變頻器維護(hù)簡(jiǎn)單，而且一旦投入運(yùn)行，故障率通常情況下很少，只需要有規(guī)律的

巡檢、定期更換易損元件以及清掃即可。有規(guī)律的巡檢以及清掃是為了防止灰塵引起放熱與短路，從而保障了變頻器的正常運(yùn)行。而更換易損元件則是擔(dān)心電子元器件的使用壽命耗盡 引起不必要的事故。其次則是起動(dòng)性能好。變頻器的起動(dòng)是無(wú)級(jí)進(jìn)行的，電壓與頻率逐漸升高，直到達(dá)到給定值。這個(gè)更有利于調(diào)節(jié)起動(dòng)時(shí)間和加減速時(shí)間，以及通過(guò)調(diào)節(jié)給定信號(hào)的斜坡函數(shù)發(fā)生器的參數(shù)，使其能夠更加平滑的起動(dòng)。再者就是變頻器的調(diào)速性能好，調(diào)速性能好壞的指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是調(diào)速范圍，另一個(gè)就是機(jī)械特性。由于變頻器的種類繁多，對(duì)于不同的負(fù)載都有著不同的變頻器與之對(duì)應(yīng)。例如：對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載則需要選擇過(guò)載能力大的變頻器；而對(duì)于恒功率負(fù)載，由于轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩成反比例關(guān)系，則需要解決低轉(zhuǎn)速階段轉(zhuǎn)矩問(wèn)題；對(duì)于位能性負(fù)載則要求可四象限運(yùn)行的變頻器即可。變壓變頻是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本控制方式，在基頻以下采用恒壓頻比的控制方式，基本上保持磁通在各級(jí)轉(zhuǎn)速上恒定，機(jī)械特性隨轉(zhuǎn)速下降而平行下移，硬度好。變頻器的保護(hù)功能十分齊全，其內(nèi)部建有電流閉環(huán)，能夠嚴(yán)格控制電流，并且能夠 很容易的通過(guò)設(shè)定保護(hù)電流以實(shí)現(xiàn)過(guò)電流和過(guò)載保護(hù)。甚至有的變頻器還提供絕緣檢測(cè)功能，能夠檢測(cè)逆變回路、電源以及電機(jī)的絕緣情況，進(jìn)而能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)并且發(fā)出跳閘信號(hào)。除此之外，有的變頻器還提供試驗(yàn)和診斷功能，進(jìn)一步確保變頻器的安全運(yùn)行。

2 變頻器的應(yīng)用

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，不同場(chǎng)合用到的電機(jī)種類各不相同，為此變頻器的種類也是各種各樣的?，F(xiàn)如今使用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)作為壓縮機(jī)電機(jī)的空調(diào)器采用交 - 直 - 交方式，并且分為兩類，一類只有壓縮機(jī)電機(jī)采用無(wú)刷直流電機(jī)，另一類則是不僅僅有壓縮機(jī)，室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)都采用無(wú)刷直流電機(jī)，即全直流變頻空調(diào)器。這些僅僅是變頻其在空調(diào)方面的應(yīng)用。而變頻器在電廠等重要場(chǎng)合中還需要注意一些事項(xiàng)，例如：安裝處的工作溫度、腐蝕性氣體、震動(dòng)與沖擊以及電磁波干擾。為此在選擇變頻器時(shí)則需要注意選擇變頻器的目的、變頻器的負(fù)載類型以及變頻器是否與負(fù)載匹配等等，無(wú)論哪種因素都可能造成變頻器的不正常工作，這就使得選擇正確的變頻器尤為重要。

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