西門子變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、再次整流(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的。
1. 電機的旋轉速度為(wei) 什麽(me) 能夠自由地改變?
*1: r/min
電機旋轉速度單位:每分鍾旋轉次數,也可表示為(wei) rpm
例如:2極電機 50Hz 3000 [r/min]
4極電機 50Hz 1500 [r/min]
結論:電機的旋轉速度同頻率成比例
本文中所指的電機為(wei) 感應式交流電機,在工業(ye) 中所使用的大部分電機均為(wei) 此類型電機。感應式交流電機(以後簡稱為(wei) 電機)的旋轉速度近似地確決(jue) 於(yu) 電機的極數和 頻率。由電機的工作原理決(jue) 定電機的極數是固定不變的。由於(yu) 該極數值不是一個(ge) 連續的數值(為(wei) 2的倍數,例如極數為(wei) 2,4,6),所以一般不適和通過改變該值 來調整電機的速度。
另外,頻率能夠在電機的外麵調節後再供給電機,這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控製。
因此,以控製頻率為(wei) 目的的西門子變頻器,是做為(wei) 電機調速設備的優(you) 選設備。
n = 60f/p
n: 同步速度
f: 電源頻率
p: 電機極對數
結論:改變頻率和電壓是最優(you) 的電機控製方法
如果僅(jin) 改變頻率而不改變電壓,頻率降低時會(hui) 使電機出於(yu) 過電壓(過勵磁),導致電機可能被燒壞。因此西門子變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時,電壓卻不可以繼續增加,最高隻能是等於(yu) 電機的額定電壓。
例如:為(wei) 了使電機的旋轉速度減半,把西門子變頻器的輸出頻率從(cong) 50Hz改變到25Hz,這時西門子變頻器的輸出電壓就需要從(cong) 400V改變到約200V
2. 當電機的旋轉速度(頻率)改變時,其輸出轉矩會(hui) 怎樣?
*1: 工頻電源
由電網提供的動力電源(商用電源)
*2: 起動電流
當電機開始運轉時,西門子變頻器的輸出電流
西門子變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小於(yu) 直接用工頻電源驅動
電機在工頻電源供電時起動和加速衝(chong) 擊很大,而當使用西門子變頻器供電時,這些衝(chong) 擊就要弱一些。工頻直接起動會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 大的起動起動電流。而當使用西門子變頻器時,西門子變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的,所以電機起動電流和衝(chong) 擊要小些。
通常,電機產(chan) 生的轉矩要隨頻率的減小(速度降低)而減小。減小的實際數據在有的西門子變頻器手冊(ce) 中會(hui) 給出說明。
通過使用磁通矢量控製的西門子變頻器,將改善電機低速時轉矩的不足,甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
3. 當西門子變頻器調速到大於(yu) 50Hz頻率時,電機的輸出轉矩將降低
通常的電機是按50Hz電壓設計製造的,其額定轉矩也是在這個(ge) 電壓範圍內(nei) 給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為(wei) 恒轉矩調速. (T=Te P=Pe)
西門子變頻器輸出頻率大於(yu) 50Hz頻率時,電機產(chan) 生的轉矩要以和頻率成反比的線性關(guan) 係下降。
當電機以大於(yu) 50Hz頻率速度運行時,電機負載的大小必須要給予考慮,以防止電機輸出轉矩的不足。
舉(ju) 例,電機在100Hz時產(chan) 生的轉矩大約要降低到50Hz時產(chan) 生轉矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調速稱為(wei) 恒功率調速. (P=Ue*Ie)
4、矢量控製是怎樣使電機具有大的轉矩的?
轉矩提升:此功能增加西門子變頻器的輸出電壓,以使電機的輸出轉矩和電壓的平方成正比的關(guan) 係增加,從(cong) 而改善電機的輸出轉矩。改善電機低速輸出轉矩不足的技術,使用'矢量控製',可以使電機在低速,如(無速度傳(chuan) 感器時)1Hz(對4極電機,其轉速大約為(wei) 30r/min)時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩(最大約為(wei) 額定轉矩的150%)。對於(yu) 常規的V/F控製,電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加,這就導致由於(yu) 勵磁不足,而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為(wei) 了補償(chang) 這個(ge) 不足,西門子變頻器中需要通過提高電壓,來補償(chang) 電機速度降低而引起的電壓降。西門子變頻器的這個(ge) 功能叫做'轉矩提升'(*1)。轉矩提升功能是提高西門子變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓,電機轉矩並不能和其電流相對應的提高。 因為(wei) 電機電流包含電機產(chan) 生的轉矩分量和其它分量(如勵磁分量)。'矢量控製'把電機的電流值進行分配,從(cong) 而確定產(chan) 生轉矩的電機電流分量和其它電流分量(如勵磁分量)的數值。'矢量控製'可以通過對電機端的電壓降的響應,進行優(you) 化補償(chang) ,在不增加電流的情況下,允許電機產(chan) 出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。