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变频器低频带载的原理及专业知识讲解

2019-10-18 浏览量:154

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  易卖工控网10月18日讯,我们都知道,通用变频器采用恒定的压频比控制,其目的是使得电动机的磁通保持一定。这样既不会因为磁通太弱而没能充分利用电动机的铁心形成浪费,也不会因为磁通过大而使绕组过热,从而保证了电动机的转矩、效率和功率因数等保持良好的性能。

  01恒压频控制

  变频器调速时,保持电动机磁通不变的条件是

  E1X/fX=const(恒定)

  其中,fX是运行频率;E1X是此频率下,定子一相绕组的自感电动势;

  而实际上只能做到

  U1X/fX=const,ku=kf

  其中,U1X为频率fX下定子侧电压(即变频器输出电压);

  如下图所示,ku=kf,可以用U/f曲线来表示
变频器低频带载的原理及专业知识讲解
  这跟曲线表示电压和频率成正比,我们称为基本U/f曲线,表明了,变频器输出的最大电压为380V,与最大电压对应的频率,称之为基本频率,用fBA表示。

  需要注意,基本U/f曲线是满足上述第二个式子的曲线,并没有真正地满足第一个式子的条件。

  根据电磁转矩的公式:TM=kMΦ1I2cosφ2

  其中,电流是不允许超过额定电流值的,所以,带载能力的大小主要取决于磁通。在异步电机定子绕组的电路里,U1X和E1X之间的差别在于,定子绕组电阻抗上的电压降ΔU。

  磁通大小可以表示为

  Φ=k*E1X/fX=|U1X-ΔU|/fX

  k可以看出一个系数。这就是我们所说注意点的原因,并且,定子绕组电阻抗上的电压降是不随频率改变的。

  所以,我们得到当电机以频率fX运行时,磁通的大小和以下几个因素有关:

  ①变频器的输出电压U1X(也就是电动机的电源电压),U1X越大,磁通也越大;

  ②电动机的负载轻重,负载越重,则电流越小,磁通将减小;

  ③电阻抗压降在电源电压中所占的比例,当频率下降时,变频器的输出电压也随之下降。如果负载转矩不变的话,电阻压降也时不变的,电阻压降在电源电压中的比例将会增大,也会导致磁通的减小。

  02低频运行时磁通的变化

  在ku=kf的条件下,当频率下降时,电压将相应的下降。运行频率为50HZ,对应的电压是380V;假设电阻压降为30V,那么反电动势便等于350V,反电动势与频率的比值等于7,这时的磁通应该是额定磁通,其相对值为100%。
变频器低频带载的原理及专业知识讲解
  当运行频率为10HZ时,在保证ku=kf的前提下,对应的电压为76V,而电阻压降仍为30V,则反电动势等于46V,反电动势与频率的比值为4.6,磁通的相对值变得只有66%了。

  可以看出,低频运行时,磁通将减小。所以在ku=kf的前提下,电动机的机械特性曲线如下:
变频器低频带载的原理及专业知识讲解
  频率下降时,理想空载点下移,但是机械特性的"硬度"基本不变,而临界转矩将会减小,也就是说其带负载能力将会下降,即低频带载能力变差

  03转矩提升

  如果低频运行时也能够得到额定磁通,只能通过加大变频器的输出电压来适当补偿电压,以此来增加磁通,从而增强电机在低频时的带载能力,我们称之为电压补偿,或转矩补偿,或者是转矩提升。具体如下图:
变频器低频带载的原理及专业知识讲解
  在频率10HZ的时候想要得到额定磁通,那么反电动势应该有70V才行,加上电阻压降30V,则变频器的输出电压要达到100V。即需要在原来的76V电压上再补上24V。实际的U/f曲线如下图曲线②:
变频器低频带载的原理及专业知识讲解
  可见,运行频率不同时,电压的补偿量也是不一样的。在变频器中通常把0HZ对应的起点电压定义为电压UC的补偿量。

  但是,补偿必须有所限制。如果转矩提升过大,便会导致变频器过流跳闸。一般来讲,Φ超过110%,磁路就开始饱和了,超过120%已经是过饱和了,励磁电流可见下图:
变频器低频带载的原理及专业知识讲解
  所以,在恒压频比控制方式下,变频器低频运行时,若要得到与额定状态下相同的带载能力,必须通过转矩提升来设定合理的补偿量,不能过分补偿。

  总之就是,变频器的低频带载能力会变差,需要通过补偿来增强。以上就是关于变频器低频带载的原理及专业知识讲解的相关内容介绍,更多变频器相关信息请访问:工控网(https://www.ymgk.com)
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