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容易被忽视的八个变频器优化参数

作者:小编2024-04-21 10:27:13

  容易被忽视的八个变频器优化参数早在上个世纪,电动机已经无处不在,为包括泵、风扇和压缩机在内的各种工业设备供电。在过去的几十年里,变频器(VFD)已经成为一种能够降低能耗和优化电机控制的强大且常见的工具。

  在为工业自动化设置变频器时,很可能是工程师与电气承包商合作,以确保在调试期间每个变频器都能够充分控制各自的电机。也就是说,电气承包商通常不是针对特定电机和应用需求优化变频器的专家。大多数变频器都是复杂的控制设备,包括许多可以微调的参数,以为应用带来更大优势。

  在安装过程中,可以对一些关键的变频器参数进行优化以改善电机运行,但这些参数通常都没有得到很好的配置。对于本文所讨论的设置,首先需要验证参数是否与制造商文件中所列的参数匹配,并特别注意工程单位。

  ▲了解变频器的 8 个重要参数,有助于优化电机系统的运行,以实现自动化。图片来源:Applied Control Engineering

  热电流是指最大允许电流,它不同于满载电流(FLA)。满载电流是在额定功率下,允许电机长期运行的最大安培数,而热电流代表的则是可以短暂施加、允许变频器安全地施加超过电机标准额定功率的电流。

  热电流参数告知变频器,在不出现热故障的情况下,可以处理多少“额外”功率。当超过该限制时,变频器可以在电机过载发生之前触发故障,从而保护电机免受热故障的影响。当配置电机电流的驱动参数时,用户可以在电机铭牌上找到满载电流和电机使用系数(SF)。将这两个值相乘,可计算出以安培为单位的热电流。

  每个为交流电机供电的变频器,将线路交流功率转换为直流功率,然后变频器将其调制为交流波形。这种调制是通过快速脉冲直流电源来实现的(打开和关闭)以产生交流波。变频器调节波的幅值和频率,使电机以所需的速度旋转。脉宽调制(PWM)开关频率参数调节这些脉冲,并且通过改变为电机供电的交流电的脉冲数量来调节。

  当脉宽调制没有针对电机和应用进行优化时,电机和变频器产生的热量耗散是不平衡的。如果脉宽调制过低,电机将更快地变热,表现为电机会发出刺耳的声音。最终,这可能导致绝缘击穿或轴承点蚀问题。高脉宽调制要求变频器出力更多,最终使变频器过热并缩短变频器的寿命。

  升高的脉宽调制还会增加电机和变频器之间的反射波,这会导致电机轴中的电流感应增加,进而导致电机轴承点蚀和变频器中的接地故障。通过微调脉宽调制,用户可以平衡热位移,延长电机和变频器的寿命。

  减速时间是决定变频器使电机减速所需时间的参数。较长的减速时间,意味着转速降低到电机完全停止所需的时间较长。虽然许多安装人员都知道要优化加速时间,以防止启动时出现过电流问题,但减速时间往往会被忽视。

  调整减速时间对于防止过电压故障很重要,当电机断电并且由于负载的惯性而继续使电机旋转时,可能会产生过电压故障。这种旋转会使电机发电,并将其反馈到变频器中,从而导致变频器发生故障。在这种情况下,适当的减速时间将降低由减速负载产生的电量,并防止故障发生。

  例如,如果用户有一个控制风扇的电机,并且需要10秒来减速和停止风扇,则应使用该减速时间对变频器进行编程,以延长电机的寿命。但请注意,如果出于工艺或安全方面的原因需要快速停止,可能需要额外的硬件,并应咨询相关专家。

  最小运行速度是一个速度设定值,通常以最大速度的百分比计算,低于该值变频器将通知电机不要运行。由于大多数电机都是由内部风扇冷却的,该风扇的速度与电机速度直接相关,因此设置最低运行速度对于防止低速时可能发生的电机过热非常重要。

  例如,如果将最小运行速度设置为10%,并且有人向变频器提供5%的速度参考,则变频器将不会驱动电机。请记住,应确保在对任何可编程逻辑(PLC)进行配置时,考虑控制积分器,例如比例-积分-微分(PID)算法,其中变频器由控制变量(CV)控制。

  跳频函数通常由几个参数组成。频率跳变参数中的每一个数值,都表示在该频率下变频器将不会驱动负载。许多机械系统都有一个或多个频率,在该频率下系统会过度振动,甚至可能是破坏性的。

  例如,若系统的谐振频率为40Hz,那么电机如果以40 Hz运行就会过度振动,这可能会使零件松动。通过设置合适的频率跳变,变频器将跳过40 Hz,并防止这些振动。虽然一些设备制造商可能会识别谐振频率,但它们更多是通过经验发现的。可能会有额外的相关参数指示频带,因此变频器不会停留在某个范围内。

  一般来说,大型的变频器制造商都会提供配套的小型可编程LCD人机界面模块(HIM)。虽然默认设置可能适用于某些应用,但该模块通常是可编程的,以在显示器上显示不同的值或根据客户需求定制。下面介绍三种最有用的设置,即显示数值、显示单位和密码,但参数名称可能因变频器制造商而异。

  大多数变频器的HIM都有默认的出厂设置,用于显示电机速度。某些应用可能需要显示值。例如,在许多混合应用中,电机功率会随着粘度的变化而变化。在HIM上显示电源,将允许运行人员确定产品的混合程度,而无需在控制室中的监控和数据采集(SCADA)系统上面显示。确定理想显示值的最佳方法,是了解工艺、选项和工厂运行人员的偏好。根据制造商的不同,运行人员还可以查看频率、电流、自定义消息或计算值。

  只有在以正确的单位显示正确的过程信息的情况下,才能优化HIM的值。在某些情况下很简单,只需要更改显示以公制单位显示数值,例如升/分钟而不是加仑/分钟。在情况下,可能会需要调整数值以匹配SCADA和HMI屏幕,来显示速度百分比而不是RPM。

  密码和相关设置可限制从HIM对变频器的操作。虽然限制变频器操作可能是出于安全原因,但也有可能出于运营原因来限制对电机的控制。例如,可能不希望在现场的HIM启动电机,然后惊动控制室中的运行人员。许多制造商的密码设置可以限制任何未经授权的用户登录,同时保持参数的可见性。最好与负责安全、安保和运营的工厂和工程人员协作,以确定这些安全措施的最佳应用。

  控制特性是一组参数,有助于定义变频器如何改变频率和功率,以满足高端变频器中的编程设定值。这对于确保在适当的时间点,施加正确的扭矩量至关重要。这不能与调试期间设置的设定值相混淆。大多数制造商提供几种不同的控制特性可以帮助特定应用,其中最常见的四种是:

  伏特/赫兹(V/Hz):控制电压和电流关系的大小。在流量比压力更重要的场景中,对风扇和泵应用有好处。在整个扭矩范围内,保持电机转差在1/2以内(基本上就是定子稍微滞后于转子),但可能无法将扭矩保持在2 Hz以下。

  无传感器矢量(SV):在电机转差1/4范围内,提供更高的起动转矩和速度控制。适用于深井泵和高恒定扭矩应用(使用这种控制方法时,应使用自动调谐)。

  通量矢量(开环):通过提供幅值和角度控制来提高V/Hz。通过感知电动机的磁通量和方向,可以提供更精确的电动机速度和转矩控制。

  闭环矢量:该方法利用安装在电机上的编码器向变频器提供轴位置和速度。使用该方法,电机可以在零转速下产生全转矩。非常适合起重机应用。

  如今,许多变频器包括各种“智能”功能,可以帮助进一步提高电机的效率和寿命。然而,由于这些功能因变频器而异,我们经常会看到许多功能未得到充分利用。

  例如,一些变频器配置了传感器,用于监测产生一定速度所需的功率。当首次设置变频器时可以建立基线功率曲线,通过编程设置,在轴承磨损且需要更多功率才能产生相同速度时发出报警。

  一些变频器还可以根据触发条件执行某些操作。例如,连接到泵的变频器,可以基于移动流体通过管道所需的功率量来感测管道是否存在堵塞。智能的变频器可以通过编程设置来临时增加功率,以清除管道阻塞。

  当充分理解和实施这些制造商特有的智能功能时,可以提高其能源效率,主动执行一些维护任务。当这些功能与上面讨论的控制特性结合时,用户可以从变频器中获得更多功率,而无需考虑在低端还是高端运行。

  据IHS iSuppli公司的研究,2010年中国市场的空调变频器出货量比2009年大增193%,预计未来五年将增长近三倍,达到5890万个。 去年中国市场空调变频器出货量为1480万个,2009年是510万个。预计2015年末出货量将接近6000万大关,期间的复合年度增长率高达31.8%。变频器销售额同样也会大幅增长,到2015年将从2010年的40亿美元增至155亿美元,复合年度增长率为30.9%。 上图所示为IHS iSuppli公司对2009-2015年中国空调变频器市场出货量与销售额的预测。空调中的变频器用于把交流电输入转变为直流电,以实现对压缩机速度的管理,从而加强功耗控制和减少用电量。 2

  出货量到2015年将增长近三倍 /

  美国模拟器件公司(ADI公司, Inc.,纽约证券交易所代码: ADI),高性能信号处理集成电路全球领先制造商,今日在马萨诸塞州诺伍德市(Norwood,Massachusetts)发布,ADI公司扩展了其VersaCOMM 数字上变频器和下变频器系列产品。AD6633是该系列产品的新成员,它是一种采用突破性技术的数字上变频器,它能显著降低对3G 无线基站功率放大器(PA)输出功率的要求。AD6633创新的VersaCREST? 波峰降低引擎通过在信号链路中较早预期和降低功率峰值,能够实现最佳的基带-中频(IF)信号转换。传统上,基站制造商依赖于价格很贵的高线性功率放大器以避免由大峰值信号造成的输出信号失真。ADI公司新

  的出线头 /

  目前,由于变频器具有较高的性价比,因此,变频器在经济型数控机床和普通机床的数控化改造中使用非常普遍,并且具有这些优点: 一、调试方便 变频器的各种运行参数调试通过智能化键盘和显示器来完成,设置方便、更改灵活、调试时间短。传统的直流调速系统调试涉及到触发脉冲相位调整,转速负反馈调试等多项参数的综合统调,调试难度大、时间长,且不易达到最优控制。 二爱游戏官方网站、简化控制线路 变频器的使用极为方便、可通过其外围的少数几个端子进行全范围的控制。变频器内部有完善的保护措施,勿需在其外围线路中设计各种保护电路。由于变频器的正反向运行是通过控制端子来改变逆变器的输出相位来实现。因此,可以比原直流调速系统少两个大型直流接触器。(ht

  单相异步电动机介绍: 单相异步电动机是一种常见的交流电动机,通常用于家庭电器、小型机械设备等场合。单相异步电动机的转子是由铝制成的,固定在电机轴上,并通过单相交流电源的初始相位差来产生旋转力矩。 单相异步电动机通常分为两种类型:单相感应电动机和单相同步电动机。单相感应电动机是最常见的一种类型,其转子上有一个铝制的导体,当电流流过导体时就会产生旋转力矩。单相同步电动机则需要外部提供一个同步电源来保持转子的转速与电源频率同步。单相异步电动机具有结构简单、制造成本低、使用方便等优点,但其输出功率和效率相对较低,适用于一些功率较小、负载变化不大的轻型设备。 三相异步电动机介绍: 三相异步电动机是一种常见的交流电

  变频器由于是机械行业的主要核心产品,变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 变频器靠内部IGBT / IGBT模块的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。 控制功能: 线性v/f控制,并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制(FCC),多点v/f控制;1、内置PID; 2、快速电流限制,防止运行中不应有的跳闸; 3、数字量输入6个,

  电机在生活中无处不在,除了日常生活中用的较多的单相电动机外,工厂里用的较多的则是三相电动机,有时候由于各种问题,电动机启动可能需要采取不同的方式才行。 三相电动机的常用启动方式包括: 1. 直接启动:把电源的三相电压直接施加到电动机的三相绕组上,电机即可启动。直接启动简单、方便,但是对电网冲击较大,会产生较高的起动电流,降低电网电压,影响电网稳定性。 2. 自耦降压启动:自耦降压启动是通过自耦变压器实现的,可以减缓电机起动时的电流冲击,降低起动时的功率因数,同时不会引起电压降低。但是由于自耦降压器本身的损耗,降压幅度不能太大,对其滞留时间也有一定要求。 3. 变频启动:变频启动是利用变频器将电源交流电转换成直流电,在进行变频处

  上篇文章介绍了变频器逆变器常用的外围驱动电路部分,主要介绍了M57962和EXB840,这两种驱动模块都是用的比较多且技术方案比较早期的因此存在一个问题就是芯片体积比较大不利于结构紧凑的应用,因此也有相当一部分厂家采用的是贴片式IC为核心来设计IGBT的外围驱动电路的。这其中典型的应用有A316J、A332J等驱动光耦以及concept公司的2SD315集成驱动模块。 由A316J构成的驱动模块 A316J采用的是双列16脚贴片式封装结构,由316J构成的驱动电路具有电路结构简单维修方便的特点下图2是316J的一个典型应用电路。316J的引脚功能如下: 1,2脚为驱动信号输入端 3,4脚为芯片工作电压,3脚为+5V,4脚为地

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