变频器的基础原理(lǐ)是什么

　　1、什么是变频器?

　　变频器是利用(yòng)電(diàn)力半导體(tǐ)器件的通断作用(yòng)将工频電(diàn)源变换為(wèi)另一频率的電(diàn)能(néng)控制装置，能(néng) 变频器实现对交流异步電(diàn)机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能(néng)。

　　2、PWM和PAM的不同点是什么?

　　PWM是英文(wén)Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。PAM是英文(wén)Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅值调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。

　　3、電(diàn)压型与電(diàn)流型有(yǒu)什么不同?

　　变频器的主電(diàn)路大體(tǐ)上可(kě)分(fēn)為(wèi)两类：電(diàn)压型是将電(diàn)压源的直流变换為(wèi)交流的变频器，直流回路的滤波是電(diàn)容;電(diàn)流型是将電(diàn)流源的直流变换為(wèi)交流的变频器，其直流回路滤波是電(diàn)感。

　　4、為(wèi)什么变频器的電(diàn)压与频率成比例的改变?

　　任何電(diàn)动机的電(diàn)磁转矩都是電(diàn)流和磁通相互作用(yòng)的结果，電(diàn)流是不允许超过额定值的，否则将引起電(diàn)动机的发热。因此，如果磁通减小(xiǎo)，電(diàn)磁转矩也必减小(xiǎo)，导致带载能(néng)力降低。

　　由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可(kě)以看出，在变频调速时，電(diàn)动机的磁路随着运行频率fX是在相当大的范围内变化，它极容易使電(diàn)动机的磁路严重饱和，导致励磁電(diàn)流的波形严重畸变，产生峰值很(hěn)高的尖峰電(diàn)流。

　　因此，频率与電(diàn)压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出電(diàn)压，使電(diàn)动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多(duō)用(yòng)于风机、泵类节能(néng)型变频器。

　　5、電(diàn)动机使用(yòng)工频電(diàn)源驱动时，電(diàn)压下降则電(diàn)流增加;对于变频器驱动，如果频率下降时電(diàn)压也下降，那么電(diàn)流是否增加?

　　频率下降(低速)时，如果输出相同的功率,则電(diàn)流增加，但在转矩一定的条件下,電(diàn)流几乎不变。

　　6、采用(yòng)变频器运转时，電(diàn)机的起动電(diàn)流、起动转矩怎样?

　　采用(yòng)变频器运转，随着電(diàn)机的加速相应提高频率和電(diàn)压，起动電(diàn)流被限制在150%额定電(diàn)流以下(根据机种不同，為(wèi)125%~200%)。用(yòng)工频電(diàn)源直接起动时，起动電(diàn)流為(wèi)额定電(diàn)流6~7倍，因此，将产生机械電(diàn)气上的冲击。采用(yòng)变频器传动可(kě)以平滑地起动(起动时间变長(cháng))。起动電(diàn)流為(wèi)额定電(diàn)流的1.2~1.5倍，起动转矩為(wèi)70%~120%额定转矩;对于带有(yǒu)转矩自动增强功能(néng)的变频器，起动转矩為(wèi)100%以上，可(kě)以带全负载起动。

　　7、V/f模式是什么意思?

　　频率下降时電(diàn)压V也成比例下降，这个问题已在回答(dá)4说明。V与f的比例关系是考虑了電(diàn)机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有(yǒu)几种特性，可(kě)以用(yòng)开关或标度盘进行选择。

　　8、按比例地改V和f时，電(diàn)机的转矩如何变化?

　　频率下降时完全成比例地降低電(diàn)压，那么由于交流阻抗变小(xiǎo)而直流電(diàn)阻不变，将造成在低速下产生地转矩有(yǒu)减小(xiǎo)的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出電(diàn)压提高一些，以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可(kě)以采用(yòng)各种方法实现，有(yǒu)自动进行的方法、选择V/f模式或调整電(diàn)位器等方法。

　　9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有(yǒu)输出功率吗?

　　在6Hz以下仍可(kě)输出功率，但根据電(diàn)机温升和起动转矩的大小(xiǎo)等条件，最低使用(yòng)频率取6Hz左右，此时電(diàn)动机可(kě)输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种為(wèi)0.5~3Hz。

　　10、对于一般電(diàn)机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可(kě)以?

　　通常情况下时不可(kě)以的。在60Hz以上(也有(yǒu)50Hz以上的模式)電(diàn)压不变，大體(tǐ)為(wèi)恒功率特性，在 高速下要求相同转矩时，必须注意電(diàn)机与变频器容量的选择。

　　11、所谓开环是什么意思?

　　给所使用(yòng)的電(diàn)机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称為(wèi)“闭环 ”，不用(yòng)PG运转的就叫作“开环”。通用(yòng)变频器多(duō)為(wèi)开环方式，也有(yǒu)的机种利用(yòng)选件可(kě)进行PG反馈.无速度传感器闭环控制方式是根据建立的数學(xué)模型根据磁通推算電(diàn)机的实际速度，相当于用(yòng)一个虚拟的速度传感器形成闭环控制。

　　12、实际转速对于给定速度有(yǒu)偏差时如何办?

　　开环时，变频器即使输出给定频率，電(diàn)机在带负载运行时，電(diàn)机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可(kě)采用(yòng)具有(yǒu)PG反馈功能(néng)的变频器(选用(yòng)件)。

　　13、如果用(yòng)带有(yǒu)PG的電(diàn)机，进行反馈后速度精度能(néng)提高吗?

　　具有(yǒu)PG反馈功能(néng)的变频器，精度有(yǒu)提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分(fēn)辨率。 　　14、失速防止功能(néng)是什么意思?

　　如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超过转速(電(diàn)角频率)的变化，变频器将因流过过電(diàn)流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。為(wèi)了防止失速使電(diàn)机继续运转，就要检出電(diàn)流的大小(xiǎo)进行频率控制。当加速電(diàn)流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能(néng)。

　　15、有(yǒu)加速时间与减速时间可(kě)以分(fēn)别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有(yǒu)什么意义?

　　加减速可(kě)以分(fēn)别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小(xiǎo)型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较長(cháng)，加速时间和减速时间可(kě)以共同给定。

　　16、什么是再生制动?

　　電(diàn)动机在运转中如果降低指令频率，则電(diàn)动机变為(wèi)异步发電(diàn)机状态运行，作為(wèi)制动器而工作，这就叫作再生(電(diàn)气)制动。

　　17、是否能(néng)得到更大的制动力?

　　从電(diàn)机再生出来的能(néng)量贮积在变频器的滤波電(diàn)容器中，由于電(diàn)容器的容量和耐压的关系，通用(yòng)变频器的再生制动力约為(wèi)额定转矩的10%~20%。如采用(yòng)选用(yòng)件制动单元，可(kě)以达到50%~100%。

　　18、请说明变频器的保护功能(néng)?

　　保护功能(néng)可(kě)分(fēn)為(wèi)以下两类：

　　(1)检知异常状态后自动地进行修正动作，如过電(diàn)流失速防止，再生过電(diàn)压失速防止。

　　(2)检知异常后封锁電(diàn)力半导體(tǐ)器件PWM控制信号，使電(diàn)机自动停車(chē)。如过電(diàn)流切断、再生过電(diàn)压切断、半导體(tǐ)冷却风扇过热和瞬时停電(diàn)保护等。

　　19、為(wèi)什么用(yòng)离合器连接负载时，变频器的保护功能(néng)就动作?

　　用(yòng)离合器连接负载时，在连接的瞬间，電(diàn)机从空载状态向转差率大的區(qū)域急剧变化，流过的大電(diàn)流导致变频器过電(diàn)流跳闸，不能(néng)运转。

　　20、在同一工厂内大型電(diàn)机一起动，运转中变频器就停止，这是為(wèi)什么?

　　電(diàn)机起动时将流过和容量相对应的起动電(diàn)流，電(diàn)机定子侧的变压器产生電(diàn)压降，電(diàn)机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有(yǒu)时保护功能(néng)(IPE)动作，造成停止运转。

　　21、什么是变频分(fēn)辨率?有(yǒu)什么意义?

　　对于数字控制的变频器，即使频率指令為(wèi)模拟信号，输出频率也是有(yǒu)级给定。这个级差的最小(xiǎo)单位就称為(wèi)变频分(fēn)辨率。 变频分(fēn)辨率通常取值為(wèi)0.015~0.5Hz.例如，分(fēn)辨率為(wèi)0.5Hz，那么23Hz的上面可(kě)变為(wèi)23.5、24.0 Hz，因此電(diàn)机的动作也是有(yǒu)级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用(yòng)途就造成问题。在这种情况下，如果分(fēn)辨率為(wèi)0.015Hz左右，对于4级電(diàn)机1个级差為(wèi)1r/min 以下，也可(kě)充分(fēn)适应。另外，有(yǒu)的机种给定分(fēn)辨率与输出分(fēn)辨率不相同。 　　22、装设变频器时安装方向是否有(yǒu)限制。

　　变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可(kě)能(néng)垂直安装。

　　23、不采用(yòng)软起动，将電(diàn)机直接投入到某固定频率的变频器时是否可(kě)以?

　　在很(hěn)低的频率下是可(kě)以的，但如果给定频率高则同工频電(diàn)源直接起动的条件相近。将流过大的起动電(diàn)流(6~7倍额定電(diàn)流)，由于变频器切断过電(diàn)流，電(diàn)机不能(néng)起动。

　　24、電(diàn)机超过60Hz运转时应注意什么问题?

　　超过60Hz运转时应注意以下事项：

　　(1)机械和装置在该速下运转要充分(fēn)可(kě)能(néng)(机械强度、噪声、振动等)。

　　(2)電(diàn)机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能(néng)够维持工作(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意)。

　　(3)产生轴承的寿命问题，要充分(fēn)加以考虑。

　　(4)对于中容量以上的電(diàn)机特别是2极電(diàn)机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商(shāng)讨。

　　25、变频器可(kě)以传动齿轮電(diàn)机吗?

　　根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可(kě)考虑70~80Hz為(wèi)最大极限，采用(yòng)油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。

　　26、变频器能(néng)用(yòng)来驱动单相電(diàn)机吗?可(kě)以使用(yòng)单相電(diàn)源吗?

　　基本上不能(néng)用(yòng)。对于调速器开关起动式的单相電(diàn)机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组;对于電(diàn)容起动或電(diàn)容运转方式的，将诱发電(diàn)容器爆炸。变频器的電(diàn)源通常為(wèi)3相，但对于小(xiǎo)容量的，也有(yǒu)用(yòng)单相電(diàn)源运转的机种。 　　27、变频器本身消耗的功率有(yǒu)多(duō)少?

　　它与变频器的机种、运行状态、使用(yòng)频率等有(yǒu)关，但要回答(dá)很(hěn)困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约為(wèi)94%~96%，据此可(kě)推算损耗，但内藏再生制动式(FR-K)变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。

　　28、為(wèi)什么不能(néng)在6~60Hz全區(qū)域连续运转使用(yòng)?

　　一般電(diàn)机利用(yòng)装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能(néng)承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用(yòng)容量大的变频器与電(diàn)机组合，或采用(yòng)专用(yòng)電(diàn)机。

　　29、使用(yòng)带制动器的電(diàn)机时应注意什么?

　　制动器励磁回路電(diàn)源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过電(diàn)流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。

　　30、想用(yòng)变频器传动带有(yǒu)改善功率因数用(yòng)電(diàn)容器的電(diàn)机，電(diàn)机却不动，请说明原因。

　　变频器的電(diàn)流流入改善功率因数用(yòng)的電(diàn)容器，由于其充電(diàn)電(diàn)流造成变频器过電(diàn)流(OCT),所以不能(néng)起动，作為(wèi)对策，请将電(diàn)容器拆除后运转，至于改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC電(diàn)抗器是有(yǒu)效的。

　　31、变频器的寿命有(yǒu)多(duō)久?

　　变频器虽為(wèi)静止装置，但也有(yǒu)像滤波電(diàn)容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可(kě)望有(yǒu)10年以上的寿命。

　　32、变频器内藏有(yǒu)冷却风扇，风的方向如何?风扇若是坏了会怎样?

　　对于小(xiǎo)容量也有(yǒu)无冷却风扇的机种。有(yǒu)风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有(yǒu)，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由電(diàn)扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护

　　33、滤波電(diàn)容器為(wèi)消耗品，那么怎样判断它的寿命?

　　作為(wèi)滤波電(diàn)容器使用(yòng)的電(diàn)容器，其静電(diàn)容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静電(diàn)容量，以达到产品额定容量的85%时為(wèi)基准来判断寿命。

　　34、装设变频器时安装方向是否有(yǒu)限制。

　　应基本收藏在盘内，问题是采用(yòng)全封闭结构的盘外形尺寸大，占用(yòng)空间大，成本比较高。其措施有(yǒu)： 　　(1)盘的设计要针对实际装置所需要的散热; 　　(2)利用(yòng)铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积; 　　(3)采用(yòng)热导管。

　　35、变频器直流電(diàn)抗器的作用(yòng)是什么?

　　减小(xiǎo)输入電(diàn)流的高次谐波干扰，提高输入電(diàn)源的功率因数。

　　36、变频器附件正弦滤波器有(yǒu)什么作用(yòng)?

　　正弦滤波器允许变频器使用(yòng)较長(cháng)的電(diàn)机電(diàn)缆运行，也适用(yòng)于在变频器与電(diàn)机之间有(yǒu)中间变压器的回路。

　　37、变频器的给定電(diàn)位器的電(diàn)阻值多(duō)大?

　　变频器的给定電(diàn)位器的阻值一般為(wèi)1KΩ至10KΩ。

　　38、為(wèi)什么变频器不能(néng)用(yòng)作变频電(diàn)源?

　　变频電(diàn)源的整个電(diàn)路由交流一直流一交流一滤波等部分(fēn)构成，因此它输出的電(diàn)压和電(diàn)流波形均為(wèi)纯正的正弦波,非常接近理(lǐ)想的交流供電(diàn)電(diàn)源。可(kě)以输出世界任何國(guó)家的電(diàn)网電(diàn)压和频率。而变频器是由交流一直流一交流(调制波)等電(diàn)路构成的,变频器标准叫法应為(wèi)变频调速器。其输出電(diàn)压的波形為(wèi)脉冲方波,且谐波成分(fēn)多(duō),電(diàn)压和频率同时按比例变化,不可(kě)分(fēn)别调整,不符合交流電(diàn)源的要求。原则上不能(néng)做供電(diàn)電(diàn)源的使用(yòng),一般仅用(yòng)于三相异步電(diàn)机的调速。 　　39、变频器有(yǒu)哪些干扰方式及一般如何处理(lǐ)?

　　A. 传播方式： (1)辐射干扰; 　　(2)传导干扰

　　B. 抗干扰措施：对于通过辐射方式传播的干扰信号，主要通过布線(xiàn)以及对放射源和对被干扰的線(xiàn)路进行屏蔽的方式来削弱。对于通过線(xiàn)路传播的干扰信号，主要通过在变频器输入输出侧加装滤波器，電(diàn)抗器或磁环等方式来处理(lǐ)。具體(tǐ)方法及注意事项如下：

　　(1)信号線(xiàn)与动力線(xiàn)要垂直交叉或分(fēn)槽布線(xiàn)。

　　(2)不要采用(yòng)不同金属的导線(xiàn)相互连接。

　　(3)屏蔽管(层)应可(kě)靠接地，并保证整个長(cháng)度上连续可(kě)靠接地。

　　(4)信号電(diàn)路中要使用(yòng)双绞線(xiàn)屏蔽電(diàn)缆。

　　(5)屏蔽层接地点尽量遠(yuǎn)离变频器，并与变频器接地点分(fēn)开。

　　(6)磁环可(kě)以在变频器输入電(diàn)源線(xiàn)和输出線(xiàn)上使用(yòng)，具體(tǐ)方法為(wèi)：输入線(xiàn)一起朝同一方向绕4圈，而输出線(xiàn)朝同一方向绕3圈即可(kě)。绕線(xiàn)时需注意，尽量将磁环靠近变频器。

　　(7)一般对被干扰设备仪器，均可(kě)采取屏蔽及其它抗干扰措施。

　　40、想提高原有(yǒu)输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择?

　　输送带消耗的功率与转速成正比，因此若想以80HZ运行，变频器和電(diàn)机的功率都要按照比例增加為(wèi)80HZ/50HZ,即提高60%容量。