什么是变频器?

变频器是通过应用电力电子技术,改变电机工作电源频率,以控制电机不同转速的电力控制设备。变频器主要有整流电路、缓冲电路、滤波电路、逆变电路等组成(附图1)。

一秒教你读懂变频器

附图1

整流电路:主要由整流桥组成;将交流电(市电)经过全桥整流后成直流电。对于三相380V的交流电,经整流后,直流电压理论值为380X1.414≈537V;而单相220V的交流电,经整流后,直流电压理论值为220X1.414≈310V。

缓冲电路:抑制在上电瞬间的冲击电流。由电解电容的工作原理可知,变频器在上电瞬间,电容的两端电压不会突变,而电容两端的电流会突变,此时电容两端相当于短路。若没有缓冲电路(充电电阻),整流桥会因为电流过大而损坏。缓冲电路起到了保护整流桥的作用。

滤波电路:一般电解电容的耐压值为400V;而三相380V的交流电,经整流后,直流电压理论值约为537V。因此滤波电容器,只能由两级电解电容串联而成。由于电解电容的容量不可能绝对相同,串联之后两级电解电容上的电压分配是不均衡的,会导致两个电解电容的使用寿命不一样。为了解决电压不均衡的问题,需在两个电解电容两端分别并联阻值相同的均压电阻。

逆变电路:将直流电(直流母线)转换成交流电的电力电子电路。在逆变桥里的多个IGBT组成。每个IGBT里都集成一个续流二极管,其作用是为电机的定子绕组反馈能量(电机发电)提供回路。当电机处于发电状态时,其电能可通过续流二极管流向直流回路,电解电容充电。

变频器有哪些功能特点?

1.   软启动功能

用市电直接启动电机,其启动电电流为电机额定电流的5-7倍。这种电机直启情况下,会导致电网电压下降,影响其他用电设备的正常运行。

采用变频器软启动,其启动电流一般为额定电流的1.2-1.5倍,有效地降低了启动冲击电流,减少变压器的占有量(附图2)。


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附图2

2. 变频调速

传统的电机调速为变极调速;根据三相异步电动机同转速:


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可通过改变电机定子绕组的磁极对数,就能改变它的同步转速,从而改变转子转速。通过绕组的不同组合连接方式,一般可得到两极、三极、四极速度。调速范围较窄,一般为双速(附图3)。


极对数p每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速n0=60f/p(f=50Hz)
p=1360°3000(r/min)
P=2180°1500(r/min)
P=3120°1000(r/min)
P=490°750(r/min)

附图3

变频调速是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系:


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通过改变电动机工作电源频率f达到改变电机转速的目的。其调速方式便利,可根据不同的工艺,给予电机不同的转速(附图4)。

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附图4

3. 节能效果

 在各种风机、水泵、油泵中,空气或液体产生的阻力大致与电机转速的2次方成正比,所需的功率与电机速度的3次方成正比。

 当所需风量、流量减少时,利用变频器调速的方式来调节风量和流量,可以大幅度地节约电能。附图5为泵类负载节电理论依据。


转速n%流量%轴功率%节电率%
1001001000
909072.927.1
808051.248.8
707034.365.7
606021.678.4
505012.587.5

附图5


三 晶 电 气

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