第01章《应用基础》(修改版)案例.ppt

第一章：变频器应用基础 2.机械特性 1）起动转矩Tst 在n=0(s=1),T=Tst点，这点的转矩称为起动转矩Tst，也称为堵转转矩。当电动机的负载转矩大于Tst 时，电动机将不能起动。 2）额定转矩TN 在n=nN(s=sN) ,T=TN点，这点的转矩称为额定转矩TN。当电动机工作在额定转矩TN时，sN转速在很小的范围内变化时，转矩即可在很大的范围内变化，即工作于额定转矩TN时，电动机具有较硬的机械特性。 第一章：变频器应用基础 3）最大转矩TM 在n=nL，T=TM，这点的转矩称为最大转矩TM。TM的大小象征着电动机的过载能力，用过载倍数λ表示，λ= TM / TN =1.8-2.2 。在任何情况下，电动机的负载转矩都不能大于TM，否则，电动机转速将急剧下降，致使电动机堵转停止，因此这一点称为临界转速点。 。 第一章：变频器应用基础 3.机械特性的意义 1)由于机械特性较硬，在速度要求不太严格的场合下，可以采用开环控制。 2）当要求速度控制精度很高的场合，因为ΔT变化， Δn变化，使转速不稳，需采用闭环控制；当要求速度控制精度和快速性很高的场合，要求变频器采用矢量控制； 3）当电动机为瞬时冲击性负载，电动机可按平均功率选择容量，而变频器要按瞬时功率选择容量。 第一章：变频器应用基础 1.2.电动机的起动、制动及调速 1.2.1 电动机起动 直接起动：起动电流大，约为IN的4~7倍,适用于小容量电动机（变频器直接起动电流要为电动机额定电流的4~7倍）。 降压起动： 自耦变压器降压起动； 串电阻或电抗器降压起动；Y-△降压起动； 低频起动：降低电动机的起动频率（变频器）。 低频起动的优点：转速差△n被限制在一定的范围，起动电流也被限制在一定范围内，动态转矩△T很小，起动过程平稳。变频器的加减速时间由此而设。 第一章：变频器应用基础 1.2.2 电动机的制动 1.直流制动 在制动时给电动机的定子绕组加上直流电压，使定子产生固定磁场，转子导线在切割磁场时产生感应电流，这个电流使转子产生制动力矩，使转子转动停止。 实质： 将转子中储存的机械能转换成电能，并消耗在转子电阻上（制动时转子发热）。 该制动方法适应变频器应用，制动时由变频器输出直流电。 第一章：变频器应用基础 2．变频器制动电阻制动 变频器在输出频率下降时电动机变为发电机，向变频器回馈电能，给滤波电容充电，当电容上的电压上升到700V左右，制动单元BV导通，制动电阻RB放电制动（见下图）。 第一章：变频器应用基础 制动电阻的计算：制动电阻的精确计算比较麻烦，也没必要。粗略计算法：一般制动电阻中的电流为额定电流的一半，制动转矩等于电动机的额定转矩。当取制动转矩等于电动机的额定转矩时，有 第一章：变频器应用基础 3.回馈制动 回馈制动是将电动机的再生电能回馈到电网的制动方法。变频器通过回馈制动单元，将电动机的再生电能反馈到电网中，从而使整个调速系统处于回馈制动状态。多用于频繁制动的大、中型变频控制系统。 第一章：变频器应用基础 1.2.3 变频器专用电动机 1.普通电动机变频调速出现的问题 变频器在进行变频调速时，电动机的转速有时很低。因为电动机是通过自身风冷散热，低速时因电流不减，发热量不减，电动机发热严重。由于变频器输出的是PWM波，对电动机的耐压有更高要求。 第一章：变频器应用基础 变频电动机发热原因 变频电机发热，其中一个重要原因是电动机的自给风扇吹风不足。当变频器的输出频率下降为40Hz时，风扇输出功率下降为原来的51.2%，电动机的冷却效果也下降为原来的51.2%。因为电动机转速下降时电流不减，发热量不减，但冷却效果下降，故电动机发热。 第一章：变频器应用基础 2.变频电动机的特点 采用笼型结构，装有专用轴流风机，保证电动机在不同转速下均有较好的冷却效果； 电动机经过抗环境腐蚀设计能够保持较长寿命； 配置深沟槽滚球轴承使得电动机寿命大大延长。 第一章：变频器应用基础 1.3 变频器的控制模式 变频器的控制模式已经商品化了的共有4种， 1.U/f 控制模式 2.转差频率控制模式（PID控制） 3.矢量控制模式 4.直接转矩控制模式 第一章：变频器应用基础 1.3.1 U/?控制模式 ★ 控制特点：通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变，即U/?=常数 ★ 性能特点：性价比高，输出转矩恒定即恒磁通控制，但速度控制的精度不高。适用于以节能为目的和对速度精度要求较低的场合。 ★低频稳定性较差：在低速运行时，会造成转矩不足，需要进行转矩补偿。 该变频器为开环控制， 安装调试方便。 第一章：变