变频器 - 定义、设置和类型
变频器 - 定义、设置和类型
18.01.2022
内容：
- 现代变频器
- 变频器的分类
- 典型变频器的设计
- 变频器的经济效益
- 如何连接变频器？
- 变频器的工作原理
- 变频器的功率
- 保护功能
- 变频器的安装和安装
电直流驱动器在电机速度控制系统的组织方面非常简单，但电动机本身是系统中的薄弱环节，因为它非常昂贵，同时不是特别可靠。此外，由于火花刷过多，这些电机的应用范围受到限制，因此增加了集电器的电侵蚀和磨损，这通常不允许在多尘条件和有爆炸危险的环境中使用直流电机。
逆变器的替代方案意味着驱动器是将交流感应电机与变频器结合使用。异步电机因其非常简单的设计和可靠性而被广泛使用，它们具有与直流电机相同的功率，同时更小更轻。它们的主要缺点是直流电机的传统方法的电机速度控制系统组织的复杂性。
开发第一个变频器的理论基础，已经可以解决速度控制问题，是在 20 世纪 30 年代奠定的。缺乏微处理器和晶体管不允许将理论付诸实践，但随着日本、美国和欧洲晶体管电路和控制微处理器的出现，大约同时开发了变频器的变体。
现代变频器
电气设备市场以应用广泛的变频器为代表。这些器件可以是低功耗设备，也可以是高压装置。现代设备在带有感应和同步电机的系统中提供连续的过程控制。
频率控制设备在几乎所有工业和运输部门都有广泛的应用。世界上生产的全电力的主要份额用于运行电动机，控制其运行的功能委托给变频器。
现代变频器在以下系统和设备中用作控制：
- 输送机机构;
- 起重设备（起重机、电梯）;
- 泵和水处理系统;
- 工业机器;
- 球迷。
根据预定义的标准正确选择设备将确保驱动器的连续稳定运行并降低能源成本。
变频器的分类
一种变频驱动器解释说，它在输入端转换一个频率的交流电压，在根据一定规律变化的可变电压中，但在输出端已经有一个不同的频率称为变频器。它们有两种类型：
- 直接。
- 双分支。
直接型是可逆晶闸管转换器。它的主要优点是它直接连接到电源，无需任何额外的设备。
双链路 - 它是晶体管或晶闸管转换器。但它们与直接转换器的主要区别在于，为了变频器的正确和安全运行，需要直流电压链路。因此，需要整流器将它们连接到一般工业网络。通常，它们是作为完整的单元制造的（逆变器和整流器一起交付并由一个控制系统工作）。
典型变频器的设计
变频器的主要任务是改变电流的参数，这是通过晶体管整流电流并将其转换为所需的预设值来完成的。典型的变频器由三部分组成：
- 直流链路。它由整流器和滤波装置组成。直流母线接收输入信号并将其重定向到逆变器。
- 脉冲逆变器。三相电源逆变器通常有六个开关晶体管，并将电流转换为指定的频率和幅度，然后将其馈送到定子。逆变器可以由晶闸管电路组成。
- 微处理器控制系统。控制逆变器的转换和保护系统。
清晰的正弦输出信号是IGBT晶体管作为逆变器键的结果，其工作开关频率高于过时的晶闸管。
变频器的经济效益
在没有变频器的情况下启动电机时，其启动电流超过额定电流数倍，这会导致快速磨损和设备的使用寿命。修理大功率的进口电机可能要花很多钱，并且在大多数情况下要完全更换变频电机。安装变频器在经济上是有利的。
还有其他几个优点，下面将列出：
- 省电（高达 70%）
- 更长的机械和电气部件的使用寿命
- 降低维修成本
- 减少不必要的设备的安装
如何连接变频器？
连接变频器并不困难，每个设备都带有安装和编程指南。任何具有电气设备工作经验的专家都可以毫无困难地做到这一点。通常，变频器直接安装在断路器之后，用于保护变频器，以及在维修或更换变频器时断电。
变频器的工作原理
逆变器功能基于交流电机轴上的转速和扭矩对电源电压频率的依赖性。频率控制器改变提供给电动机的电压频率，从而调节转子速度和扭矩。
变频可以通过多种方式完成。与电源直接电气连接的变频电路是晶闸管控制的整流器。控制单元产生交替打开半导体器件的信号，这些半导体器件向电机绕组提供给定频率的电压。
这种方案的特点是效率高，在低转子转速下提供电机的稳定运行，在制动电机时将产生的电力转移到网络中。然而，诸如无法向上改变频率，恒定分量在输出电压中的存在以及次谐波等缺点，导致绕组过热和电磁干扰的出现，限制了直接耦合变频器的适用范围。
大多数现代变频器都基于双转换方案。该技术解决方案具有以下优点：
- 向上和向下更改频率的能力。
- 纯正弦输出电压。
- 没有高次谐波。
- 对电机的电源电压进行平稳、高精度的频率控制。
这种变频器由三个块组成：
- 二极管或晶闸管整流器，带电容、电感或组合滤波器。该装置整流电源电压并使其平滑。
- 反相单元。该元件将直流电压转换回交流电压。输出端的电感元件滤除直流分量以及高频逆变器噪声，这些噪声的存在会对电动机的运行产生负面影响。
- 基于微处理器的控制电路。其主要功能是设置输出电压和电流的频率。逆变器输出端的电流频率由来自控制电路的控制脉冲的宽度或持续时间（纬度或频率脉冲调制）决定。处理器还与远程控制点通信，自动控制与其连接的机器的机械和电气变频器特性，并执行其他功能。
因此，在频率控制中，电源电压首先转换为直流电压，然后反相为所需频率的交流电压。
变频器的功率
功率是电力驱动最重要的参数之一。选择变频器时，首先要确定其负载能力。根据电机的可用额定功率，选择变频器，设计用于相同的功率。
并且只要轴上的负载不会动态变化，电流不会显着超过标称设定值，对于该电机和变频器，这种选择将是正确的。因此，考虑到FC的过载能力，从FC中选择电机消耗的电流最大值会更正确。
通常，过载能力以额定电流的百分比以及激活直接保护之前该过载的最大允许时间给出。因此，要做出正确的选择，您需要了解机器过载的性质，特别是：过载的水平、持续时间以及发生的频率。
保护功能
除控制功能外，电子变频器通常还被赋予保护功能。通常，基本集是：
- 启动、连续运行、关机和短路期间的电流限制;
- 过压和欠压保护;
- 电机温度控制;
- 散热片过热保护;
- IGBT输出保护。
变频器的安装和安装
重要的一点是选择变频器的建议位置，从而选择其运行条件：
- 启动时、连续运行期间、静止和短路时的电流限制，
- 工作温度范围，
- 湿度
- 高度
- 振动
- 保护等级 （IP）。
在某些情况下，紧凑性是选择阶段的决定性因素。要安装的驱动器的尺寸是多少以及如何安装？PD电源部分的散热器是否可以移到后面，以便在较小的机柜中提供足够的通风？
在选择变频器时，有关环境条件的信息是规范中不可或缺的一部分，在安装过程中不遵守这些信息可能会导致故障。在安装过程中会出现许多问题，但这些是首先遇到的一些问题。
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