变频器应用维护与维修详解.ppt

前言 变频器发展简介 1.变频器的发展历程 19世纪末发明了三相交流电和三相异步电动机，60—70%的电能被各种电动机所利用，其中80%的电能被交流电动机所利用，20%的电能被直流电动机所利用。直流电动机主要用于高性能的变速传动中。 三相异步电动机结构简单，工作可靠；直流电动机结构复杂，用电刷导电，但调速性能良好，在近百年间直流电动机在调速领域一统天下。 人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，但因技术问题难以实现。 进入20世纪70年代，电力电子和微电子技术有了突飞猛进的发展，为变频器的诞生奠定了基础。就在此时，一场石油危机席卷全球，节约能源成了当务之急。 人们首先发现风机和泵类是用异步电动机恒速拖动，用阀门和挡板控制流量，浪费极大。如果采用调速控制，可以大大节约电能。 第一代变频器出现以后，可以进行调速控制，节能20%—30%。 变频器应用、维护及维修 2.现代变频器的特点 变频器因为是由计算机控制，使他的控制性能大大提高，应用范围越来越广。已经由最初的单机调速，发展为现在的闭环调速系统，联网控制，组成柔性控制系统等。它是目前最好的异步电动机调速系统，目前还没有任何一种系统能取代变频器。它在很多应用领域已经取代了直流电动机，使控制系统的可靠性大大提高。 转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。如起动瞬间n=0，s=1，转差率最大；空载时接近1，s很小,在0.005以下；若n=n1时，则s=0，此时称为理想空载状态，这在实际运行中是不存在的。异步电动机工作时，转差率在1～0之间变化，当电动机在额定负载下工作时，其额定转差率sN=0.0 1～0.07之间。 对于某台确定的电动机，其额定转差率是一定的。如nN=1440转/分，s=0.04； nN=1480转/分，S=0.0133. 结论： 1.转速差： n =n1-n是异步电动机工作的必要条件，它随转矩的大小发生变化。使转子转速也随转矩的变化在小范围内变化。 2.转差率S：因为转速差是一个确定的值，不随频率的变化而变化，而转差率和n1建立了联系，当n1下降时，转差率s上升，当n1上升时，转差率s下降。 1.2.2 三相异步电动机的电磁特性 1. 三相异步电动机的电磁特性与U/?控制 给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便产生感应电动势E1，根据电动机理论，E1的表达式为： E1=4.44K1N1f1Φm 式中, E1——定子绕组的感应电动势有效值 K1——定子绕组的绕组系数，K11 N1——定子每相绕组的匝数 f1——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率 Φm——旋转磁场的主磁通 忽略电阻上电压ΔU，有 E1=4.44K1N1f1Φm ≈U1 式中K1、N1为常数， Φm正比于电动机额定电流， 正常工作时为一定值;我们把 上式改写为 U1/f1=4.44K1N1Φm 常数 如果改变f1，为了保持等式右边 为常数，U1必须也同时改变， 即U1/f1=常数，这就是变频器的基本控制方式。 1.2.3 三相异步电动机变频调速 1.基频以下的恒磁通变频调速 电动机的额定频率称为基本频率（50Hz）,即在基频以下调速时，须保持E1/?1恒定，即保持主磁通Φm恒定。由于E1难以直接控制，在?1较高时，保持U1/?1恒定，即可近似地保持主磁通Φm恒定。电磁转矩TM恒定，电动机带动负载的能力不变；所以调速后的机械特性曲线平行地移动，电动机的输出转矩不变，属于“恒转矩”调速。 当?1较低时，U1亦较低， 电阻R1上的电压已不可 忽略，将使定子电流下 降，从而使Φm减小， 这将引起低速时的输 出转矩减小。 转矩补偿：为补偿低速时 转矩不足，在低频时提升 定子电压U1，补偿曲线 如图中曲线“2”。 2．基频以上的弱磁变频调速 当电动机工作在额定频率以上时，由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值向上升高时，定子电压不可能随之升高，只能保持在额定值不变。这样必然会使Φm随着?1的升高而下降，类似于直流电动机的弱磁调速。 由于TM∝U1/?1，保持U1恒定时，TM随着?1的升高而下降，电动机带动负载的能力变小；随着?1的升高，Φm下降，输出转矩T下降，但输出功率不变，属于“恒功率”调速。 1.2.4 三相异步电动机的机械特性 1.电磁转矩