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變頻器六大基本功能

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  變頻器(Variable-frequencyDrive,VFD),全稱變頻調速器,是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控製交流電動機的電力控製設備。
       變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、製動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器是三相電動機的驅動控製設備之一,在工業自動化領域,其作用和地位舉足輕重,不可或缺。
        變頻器主要具有以下功能:
一、軟起動節能
        電機硬啟動對電網造成嚴重的衝擊,而且還會對電網容量要求過高,啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置後,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網的衝擊和對供電容量的要求,延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。
        變頻器在誕生之初,是針對最普遍使用的三相異步鼠籠式電動機來做的,三相異步電動機的速度公式是n=60f(1-s)/p,通過改變電動機的輸入頻率,進而改變電動機的轉速是最徹底最方便可靠的方式。電動機直接起動的瞬間電流是正常穩定運行的6~8倍,降壓起動是4~5倍,而變頻調速,不會超過1.5倍變頻器額定電流,無論是對電網衝擊,還是設備適應性,其好處是顯而易見的。
二、無級調速軟
        無級調速,就是無等級無台階的調速,從零速起動到最高速度,以及從最高速度降到零速,一氣嗬成,速度曲線連續、平滑、穩定,如圖1所示,極大的適應了負載慣性,提高了多個機械設備相互間的適應能力,提高了生產效率,大大降低了機械摩擦、振動和噪音,延長了設備壽命,降低了維護成本。普通變頻器輸出頻率都在0.00Hz~400.00Hz左右,頻率分辨率都在0.01Hz,有些到達650.00Hz,高頻的變頻器可以輸出達到5000Hz,已經完全覆蓋工業調速的所有範圍。
        在變頻器誕生之前,我們已經有很多機械調速方式,在我們的日常生活中隨處可見,如大小齒輪,皮帶,減速機等等,而這些調速方式,每次隻能輸出一個固定比例的速度,要想頻繁改變速度就不是那麽容易,當然還有滑差電機的方式,但畢竟使用範圍有限,而且維護和成本較高。隨著晶體管、微處理芯片等核心元器件的出現,促使無級調速技術實現重大突破。變頻器的誕生是順應工業自動化水平需要和多個相關產業發展的結果(公眾號:泵管家)。
三、變頻節能
        為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富餘量。當電機不能在滿負荷下運行時,除達到動力驅動要求外,多餘的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時,如果流量要求減小,通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。以風機水泵型負載的節能的例子來說:一台離心泵電機功率為55千瓦,當轉速下降到原轉速的4/5時,其耗電量為28.16千瓦,省電48.8%,當轉速下降到原轉速的l/2時,其耗電量為6.875千瓦,省電87.5%。
        變頻器的節能功能,已經被廣泛應用與各種工業和民用生產生活中,尤其將變頻器用於平方轉矩負載時更為突出,例如風扇、風機、泵、螺旋槳負載,這是由此類負載轉矩曲線決定的。在低速時由於流體的流速低,所以負載轉矩很小,隨著電動機轉速的增加,流速增快,負載轉矩和功率也越來越大。
四、設備及自我保護功能
        大家知道,在實際設備運行過程中,常常會有多種因素導致各種故障和設備損壞,如果能夠進行智能檢測,和自動報警及保護,將是非常有必要的,例如欠電壓、過電壓、雷擊、過載、負載堵轉、溫度過高、通信故障、電磁幹擾、電源缺相、電機缺相、負載短路、接地短路等等,有些故障是致命的,一旦出現,後果不堪設想。
        變頻器在研發過程中,首先出於對變頻器自身內部器件安全性考慮,就加入了多重檢測和保護,例如變頻器逆變模塊的允許最大電流一般不會超過額定的2倍,電解電容允許的最高溫度為85℃,電磁兼容設計等等,再加上會負載側的檢測和反饋(如電機溫度檢測及保護、瞬時掉電不停機等),使得今天的變頻器高度智能化,不僅能保護自身的安全正常使用,也大大保護了前後級設備的安全運行。
五、功率因數補償節能
        無功功率不但增加線損和設備的發熱,更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當中,設備使用效率低下,浪費嚴重。
使用變頻調速裝置後,由於變頻器內部濾波電容的作用,從而減少了無功損耗,增加了電網的有功功率。
六、自動化控製功能
        今天的變頻器的控製功能已經非常齊全,可以很好的配合其他控製設備和儀器,實現係統化組網的集中實時監視和控製,如配合DCS,PLC,傳感器,HMI,CNC,上位機,伺服驅動器等等,大大提高了生產線的自動化程度,節省了人力物力,提高了效率,降低了成本。例如變頻器可以有多種頻率給定方式,如數字設定,電位器,外部模擬量(0~10V,4~20mA),多段速,PID等方式,可以外搭各種控製器、反饋信號的頻率指令,遠程/本地控製切換,方便了用戶的多種控製需要,還有一些公司,陸續推出多款行業專機,針對一些細分行業用戶進行個性化定製開發,一體化開發,為用戶節省了選型的麻煩係統兼容性的問題,節約了成本。
        變頻器,是工業自動化領域重要的一員。隨著中國自動化產業高速發展,中國優秀變頻器品牌的產品性能和穩定性,在一些方麵已經超越了很多國外品牌,而且國產品牌市場份額逐步提升。

 

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