变频技术

前言

　　随着科学的发展，变频器的使用也越来越广泛，不管是工业设备上还是家用电器上都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在，要熟练地使用变频器，还必须掌握三相异步电动机的特性，因为变频器与三相异步电动机有着密切的联系。

起源

　　在过去，变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的出现，

　　人们已经可以生产完全独立的变频器，像市面上技术水平发展得比较好的三晶变频器。

相关知识

　　一、定义

　　1.什么叫变频器：变频器就是改变电源频率的电气设备。

　　2.三相异步电动机：以三相电源为动力源，实际转速与同步转速不一致的电动机。如：抽水泵上的电动机。

　　3.什么叫三相电源：三相电源就是相与相之间的电压相等，相角度相差120的三相电源。

　　4.什么叫单相电源：只有一相的电源叫单相电源，电压参考点为大地或中性点。如：每家每户所用的照明电源。

　　5.什么叫线电压：相线与相线之间的电压叫做线电压。（国标为380V）

　　6.什么叫相电压：相线与零线之间的电压叫做相电压。（国标为220V）

　　二、三相异步电动机的作用和特性：

　　1.三相异步电动机的作用：通过三相异步电动机运转（正转或反转）来带动其它设备做各种各样的机械运动。

　　2.三相异步电动机的特性：

　　1)运转方式：靠旋转磁场来带动电动机转子额定电流为约等于其功率的二倍V/F控制变频器力矩力电机力力转。

　　2)接线方式：有星形（Y形）和三角形（△形）两种，Y形接线时，电动机的电流小，但力矩也小，三角形（△形）接线时电动机的电流大，但力矩大；

　　3)变速：n=60f(1-K)/p

　　n—电动机转速60—常数p—极对数

　　f—电源频率k—滑差系数

　　公式说明：只要改变电源频率“f”或极对数“p”，就可以改变电动机转速。

　　三相异步电动机有2极、4极、6极、8极……,工业用的三相异步电动机一般极数不会超过8极，极数越多，转速越慢，但力矩就越大，极数越少，转速就越快，但力矩就越小；每种极数所对应的转速如下：

　　2极──2950转/分（理想3000转/分，即同步转速）

　　4极──1450转/分（理想1500转/分，即同步转速）

　　6极──950转/分（理想1000转/分，即同步转速）

　　8极──700转/分（理想750转/分，即同步转速）

　　三、变频器的作用：

　　调速：普通的三相异步电动机，加装变频后可以实现调速功能。即任意地改变电动机的转速，本公司变频器的频率范围是：0-650HZ

　　节能：变频器调速比传统的电磁调速可以节电25%-80%，具体节电的多少就要在看客户的设备的不同而不同；

　　软启动：变频器启动对机械设备没有危害，而硬启动则反之。

　　四、变频器的工作原理：

　　概念：交—直—交；

　　将三相380V(220V)/50HZ交流电通过整流桥整流变成脉动直流电，通过电解电容滤波后变成平滑的直流电，控制板对IPM、IGBT或模块的控制后将平滑的直流电变成三相频率可变的交流电。

　　五、变频器的构成：

　　1键盘：作用是设置参数、监视各参数值（如：电流、电压、频率、温度、转速等）、调速。

　　2电源板：作用是提供各部分电路的工作电压，保证各电路的正工作。

　　3控制主板：作用是产生六路驱动信号来控制逆变模块，同时也对各保护信号和各接口信号的处理。

　　4整流桥：作用是将输入交流电变成直流电。

　　5电解电容：作用是将整流后的脉动直流电变成平滑的直流电。

　　6充电电阻：作用是上电瞬间对主电解电容限流，以防止充电电流过大损坏整流桥和主电解电容。

　　7继电器或接触器：作用是当主电解电容充电完成以后短接充电电阻而承受主电流。

　　8逆变模块：作用是将平滑的直流电变成接近正弦波的三相交流电。

　　9保险管：作用是保护逆变模块和整流桥。

　　SAJ变频器在机床应用的主要特点

　　1、低频力矩大、输出平稳

　　2、高性能矢量控制

　　3、转矩动态响应快、稳速精度高

　　4、减速停车速度快

　　5、抗干扰能力强

应用实例

　　输送泵类应用

　　取代因环境所造成的较高故障率的滑差电机调速系统以及控制精度较差的各类阀门控制方式。节能20~40%，降低设备磨损，减少备品备件的投资，提高控制精度，延长设备使用寿命。我中心提供7.5KW~110KW产品，在云南天然气化工厂121J氨输送泵，昆明化肥厂料桨泵，计量泵，云南氮肥厂磷酸泵，红河州磷肥厂污泥泵等设备上的应用多年稳定运行无故障，并已取得良好的经济效益。

　　风机类的应用

　　取代能源浪费较为严重的挡风板调节风量方式，减少风机振动消除大电机起动的电流冲击，避免机械振荡，大大降低设备故障率，减轻设备维修工作量，易于实现微机或风量压闭环自动调节。我中心提供37KW~93KW以及日本富士160KW~280KW产品在昆明水泥厂，开远水泥厂，云南白水泥厂，浙江临安青山水泥厂等建材行业厂家的悬窑尾排风机，选粉排风机，立窑风机等设备上的应用，节能效果高达50~70%，效果十分显著。

　　反应釜搅拌应用

　　提高设备利用率，满足生产不同产品时的搅拌速度调整，利用变频器的软起动特性，达到反应搅拌平滑，缓慢均匀的工艺要求。我中心提供的2.2~15产品已长期在昆明平板玻璃厂，昆明化肥厂，昆明氧气厂，常熟化肥厂等厂家的各类反应釜搅拌机上应用，受到各厂家称赞。

　　粉状体送料传输驱动应用

　　取代难以适应此类环境的滑差电机，较方便实现微机自动控制方式，可根据生产设备的工艺要求，我中心提供的2.2KW~22KW产品，应用于昆明钢铁公司混铁炉，玉溪烟厂和曲靖烟厂锅炉给煤机及制丝生产线设备，昆明钢铁公司水泥分厂下料机，云南氮肥厂送料机，云南磷肥厂硫酸沸腾炉给料机，四川德阳东方电工厂炉排机等设备，均达到了节省电能和原材料，保护拖动电机的多种效果。

　　工业锅炉应用

　　保持锅炉长期稳定工作，节电30~50%，节煤5~15%，减少粉尘污染，降低噪音，易于实现微机控制，降低故障率，减少设备维修工作量，我中心提供的30KW~130KW，及日本富士160KW~200KW产品应用玉溪、曲靖、楚雄等卷烟厂的10吨锅炉以及云南开远解放军化肥厂的65吨锅炉，四东方电机厂10吨锅炉，浙江临安化工厂4吨锅炉，常熟化肥厂20吨锅炉等设备上，长期稳定可靠运行，取得了较显著的经济效益。

　　空气压缩机及空调系统应用

　　省电30~40%，降低噪音，减少振动，保证设备长期稳定运行，延长设备使用寿命，方便实现闭环自动调节，我中心提供的22KW~55KW产品在昆明铁路机修厂10立方空压机，云南天然气化工厂10立方空压机，常熟第二棉纺厂车间空调机等设备上的应用，得到客户很高的评价。

　　恒定水位，水压控制

　　用于循环水系统，污水处理，高层建筑供水等水位，水压的控制系统中，实现闭环控制，无需值班人员操作，长期稳定可靠，消除污染或水源浪费等现象，节能30~50%，节能基建投资70%以上，我中心提供的15KW~55KW，以及日本富士75KW~160KW产品配上我们开发出的恒定水位，恒定压力控制系统，在广西百色采油二厂供水冲站，扬子石化水厂排污水泵，昆明电缆厂循环水泵，湖南制药厂的抽水泵等设备应用连续运行无故障，取得较好的经济效益。

　　轻纺设备上的应用

　　提高生产率，降低设备损坏率，实现工艺要求的平滑无级速度调整，减少噪音，实现集中控制。我中心提供的0.75KW~22KW产品，在昆湖针织总厂的大园针织机，常熟双猫被单厂的印花机，昆明昆阳造纸厂的卷纸机，云南石屏糖厂的运输机，云南白药厂的药丸机，云南滇西纺织厂的印染机，大理针织厂的定型机等各类设备上应用均达到相应的工艺要求，且长期工作无故障。

　　在机床上的应用

　　减少变速传动齿轮的对数，降低噪音，提高主轴精度，有较强的适应各类产品及各种不同村质加工时所需主轴速度配给的特性。可方便实现数控，且其成本大大低于同类由直流调速组成的数控系统，经由我中心改造的昆明铣床厂音频淬火机床身拖动系统，动力公司的数控铣床，昆明钢铁公司凉亭轧钢厂450立式轧机主拖动系统，云南轴承厂研磨机，北京航天部厂的导弹外壳磨光机等均取得了较好的效果。

　　卷烟机应用

　　消除原老式卷烟机，如(MK8R)分档调速所造成的高故障率现象，提高了设备利用率，延长设备寿命，节电20%，主电机实现了国产化，标准化。节约了外汇，扩大了备件来源，改善了工作环境，一年多来，我中心先后用日本三垦和富士的产品，对昆明卷烟厂的长城卷烟机，曲靖卷烟厂的MK-95卷烟机，昆明卷烟分厂的SKD卷烟机，YJ_14卷烟机等进行了改造。