主流變頻器有哪些?它們的應用有什麼區別? 一起學習變頻器選型

工程師 三菱集團 設計 華為公司 電氣自動化應用 2019-04-06

什麼是變頻器?

主流變頻器有哪些?它們的應用有什麼區別? 一起學習變頻器選型

變頻器:是一種能夠簡單,自由地改變交流電機轉速的控制裝置.

一般變頻器由三個部份組成

部份1:整流器;作用是把交流電變為直流電(通過二極管單向導通原理)

部份2:無功緩衝直流環節;(一般採用電容作為緩衝)

部份3:逆變器;是將直流電變為頻率可調整的三相交流電一般通過6個絕緣柵雙級性晶體管(三級管的一種也可稱為可控硅)

中間環節採用電容器的這種變頻器稱為“交直交電壓型”變頻器

變頻器的作用?

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西門子變頻器

實現交流電機的無級調速,精確控制電機

保護電機也能實現軟起動或軟停止--快速停車等

風機型變頻還具備節能功能

什麼是恆轉矩\變轉矩?

變轉矩和恆轉矩是根據負載特性來區分的,其"變"與"恆"是根據電機輸出轉矩與轉速之間的關係來定義。變轉矩的電機輸出轉矩與轉速成平方關係,即電機轉速越低,輸出轉矩要求也越小,典型負載是風機、水泵。恆轉矩在基頻(50Hz)以下時轉矩不變(基頻/額定速度以上輸出轉矩降低),典型負載是輸送設備。恆轉矩負對變頻器的要求要高於變轉矩。

常用的變頻器品牌

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ABB變頻器

主流品牌:西門子 FUJI 施耐德 ABB 丹佛斯 三菱

二類品牌:臺達 華為 神源(國產)等

主流的變頻器品牌的市場特點

西門子 應用於:菸廠 鋼廠等

施耐德 應用於:OEM 輕工等

ABB 應用於:項目 電廠 汙水處理

丹佛斯 應用於:紡織 供水 菸廠

FUJI 應用於:OEM 電梯等

負載分類

恆轉矩負載:傳送帶\攪拌機\擠壓機等磨擦類負載及吊車提升機等位能負載

恆功率負載:機床主軸和軋機\造紙機\塑料薄膜生產線中的卷取機\開卷機

風機\泵類負載:風機\水泵\油泵

怎樣選擇變頻器?

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選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據,電機的額定功率只能作為參考。另外,應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波。會使電動機的功率因數和效率變壞。因此用變頻品給電動機供電與用工頻網供電相比較電動機的電流會增加10%而溫升會增加20%左右。所以在選擇電動機和變頻時。應考慮到這種情況,適當留有餘量;以防止溫升過高,影響電動機的使用壽命。

2.變頻器若要長電纜運行時,此時應該採取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響。避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

3.對於一些特殊的應用場合,如高環境溫度、高形狀頻率、高海拔高度等。此時會引起變頻器的降容,變頻器需放大一檔選擇。

4.選擇變頻器時,一定要注意其防護等級是否與現場的情況相匹配,否則現場的灰塵、水會影響變頻器的長久運行。

5.當變頻器用於控制並聯的幾臺電機時,一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許範圍內,如果超過規定值,要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外,在此種情況下,變頻器的控制方式只能為V/F控制方式,並且變頻器無法實現電動機的過流、過載保護,此時需在每臺電動機側加熔斷器來實現保護。

6.變頻器驅動同步電機時,與工頻電源相比,會降低輸出容量10%~20%,變頻器的連續輸出電流要大於同步電動機額定電流與同步牽入電流的標么值的乘積。

7.對於壓縮機、振動機等轉矩波動大的風載和油壓泵等有峰值負載情況下,如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話,有可能發生峰值電流使過電流保護動作現象。因此,應瞭解工頻運行情況,選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器。

8.變頻器驅動潛水泵電動機時,因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大,所以選擇變頻器時,其額定電流要大於潛水泵電動機的額定電流。

9.當變頻器控制羅茨風機或特種風機時,由於羅茨風機為容積形彭風機,具有輸出風壓高的特點。從電機特性來看,其轉矩特性近似為恆轉矩特性。其起動電流很大。所以選擇變頻器時一定要注意變頻器的容量是否足夠大。

10.如果變頻器的供電電源是自電源,最好加上進線電抗器。

西門子變頻器分類和特點:

MicroMasterMM4系列,通用型變頻器,包括MM420簡易型,MM430風機水泵用,MM440矢量控制。

MM4系列的,本身定位就是高技術品質和通用性地結合,從MICROMASTER410通用型到MICROMASTER440都體現了這一特點,用的場合很廣。對工程師來講就是MM4安裝,調試和操作控制都特別簡單。基本能夠滿足系統的應用要求。MM440支持USS通訊,DP通訊,G120支持USS、DP、以太網方式。

SINAMICSG120系列,該系列採用的是控制單元和功率模塊分離的設計,功率最大到250KW,以後取代MM4系列。

SINAMICSG130系列,功率最大到800KW,也採用控制單元和功率模塊分離的設計,控制單元採用的是和S120系列一樣的CU320-2。主要用在大型單機驅動設備上。G150是以櫃體的形式供貨的,是採用G130變頻器做成的變頻櫃。

SIMOVERTMASTERDRIVES工程型變頻器,就是6SE70,既有變頻器,也有共直流母線的整流單元和逆變器。在冶金行業應用廣泛。

SINAMICSS120是替換6SE70的高性能變頻器,支持單軸和多軸應用,控制單元CU320-2既可以做伺服控制也可以做速度控制。

SINAMICSV10,在SNC生產,和MM420是同一級別,但是沒有通訊功能。

SINAMICSV20,比V10多了通訊功能,和多了部分I/O。

新的SINAMICS家族實際上涵蓋了原有的變頻、伺服驅動系列產品。

G系列包括原來貼近MM4的S系列和新的-2系列。

V系列還有如V60,V80,V90的簡單伺服。

當然了,還有分佈式的IP65的ET200IO站的變頻器。

SINAMICSSM150,具本人瞭解,它是一種中壓的交直交變頻器,它是一種組合系統,主要由功率閉環控制單元、勵磁櫃、熱交換單元組成,它僅用於較大功率的同步電機,例如軋鋼機等。SM150可以驅動感應電機和同步電機(勵磁可調或者不可調),有功率器件有IGBT和IGCT,整流逆變同樣的功率器件,4象限,3.3kVand4.16kV,12脈動或者24脈動整流,側重於工藝控制,控制單元用的是SimotionD。

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