变频器的原理及其应用 V 1.01.

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1 变频器的原理及其应用 V 1.01

2 N=60F/P 变频器的调速原理 调速原理： 调速方法： N：转速 F：频率 P：极对数 改变极对数 （有级调速）
改变极对数 （有级调速） 改变输入频率 （无级调速）——变频器 V 1.01

3 交-直-交变频器的主要结构框图 整流器 逆变器 中间 电路 电动机 控制电路 ～ V 1.01

4 交-直-交变频器原理图 M 交 直 V 1.01

5 当泵升电压超过一定值时，Ｖ。导通，从而把负载反馈的能量消耗在R。上。
RA 变频器制动方式—能耗制动 1.能耗制动 M 当泵升电压超过一定值时，Ｖ。导通，从而把负载反馈的能量消耗在R。上。 R。 Ｖ。 Ｃ V 1.01

6 RA 变频器制动方式—能量回馈制动 2.能量回馈制动 M Ｃ 当负载回馈能量是,可控变流器工 作于有源逆变状态,将能量回馈电网 V 1.01

7 无速度传感器矢量控制 利用自适应控制法通过电压和电流模型运算，从而实现磁通和转矩的解藕，并分别进行控制。
在许多场合，安装编码器不方便，同时也是为了 降低成本，要求使用无编码器系统。例如安装空 间较小，控制精度要求不高的场合。 V 1.01

8 变频器在风机负载和 泵类负载中的应用 V 1.01

9 直流传动和交流传动的比较—电机 交流电机 直流电机 结构复杂 有电刷,维护困难 转子粗短，转矩惯量大 结构简单 无电刷,维护简单
转子细长，转矩惯量小 无电刷，适用环境较广 变流装置较贵 因为有电刷，所以在环境恶劣的不适用 变流装置较便宜 功率注入转子，散热所需通风机功率较大 功率注入定子子，散热所需通风机功率较小 效率０.７～０.７５ 效率０.８５～０.９ V 1.01

10 直流传动和交流传动的比较—应用 传动按应用领域的分类： 2、工艺调速： 1、 通用机械的节能调速：
指风机，泵等机械，它们的用电量占全国发电总量的1/3，此类 机械在不调速交流电机调速时， 风量和流量使用挡板和阀门调节，调 速后可节电30％～ 40％，而且优化了工艺过程，减少了管道和阀门的 压力，提高了设备的寿命，减少了维修。 2、工艺调速： 由于工艺的要求需要调速运行的机械，如金属加工，造纸等需要 稳态精度很高的领域，目前该领域正在向交流调速过渡。 V 1.01

11 直流传动和交流传动的比较--应用 3、牵引调速：
运输机械的电驱动，此类机械对设备的尺寸，重量和防护等级有有严格的要求，所以交流调速比较占优势。如火车，轮船等系统。 4、 特殊调速： 对调速有特殊要求的调速系统，如调速范围达到1：50000～ 1：100000的场合，只能由特殊的永磁交流电动机实现。如高精度磨床，车床等 V 1.01

12 风机负载和泵类负载的负载特性 由此可知二次方律负载遵循如下规律(n: 转速): 流量Q ∝ n 扬程H ∝ n2 功率P ∝ n3
风机和泵类负载属于二次方律负载特性(除罗茨风机): 功率公式:PL=P0+KPnL3 转矩(扬程)公式:TL=T0+KTnL2 流量公式:QL=Q0+KQnL 空载转矩 转矩系数 也可以转化为:PL=KFP0+KF3PN 工作与额定F的比值 由此可知二次方律负载遵循如下规律(n: 转速): 　　　　　　流量Q ∝ n 扬程H ∝ n2 功率P ∝ n3 V 1.01

13 风机的节电率统计举例 用三台变频器控制三台风机，其中两用一备，电机的功率P=55KW，
设计风量为Q。空载损耗为10%，转速1250转/分。若风机正常在970转/分 以下连续可调，每天所需的供风量为1.5Q。 （1）一台工频运行，一台变频运行；则全速 P0=55*10%=5.5KW 　　　　　　　 P1=55KW 由PL=P0+KPnL3得: KP=55-5.5=49.5KW P2= *（50%）3=11.7KW 　　 　　总消耗的功率为 =67KW V 1.01

14 风机的节电率统计举例 （2）两台变频运行时每台的平均供风量为75%Q
P1=P2= （75%）3=26.4KW 总消耗的功率为P1+P2=52.8KW （3）三台变频运行时，每台的平均供风量为50%Q P1=P2=P3= (50%)3=11.7KW 　　总消耗的功率为P1+P2+P3=35.1KW 　　可见三台风机全投入变频运行时效果最好。假定每月工作30天，每天 工作24小时，按每度0.7元计，则方案三可以比其他两个方案多节省电费 8000元左右。 两台工作是最多可节能　30*24*0.7*( )= 元 　　三台工作是最多可节能　30*24*0.7*( )= 元 V 1.01

15 变频器在潜水泵上的应用 潜水泵起动时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂甚至损坏；
　　潜水泵起动时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂甚至损坏； 电机起动/停止时需开启/关闭阀门来减小水锤的影响，如此操作一方面 工作强度大，且难以满足工艺的需要。 　　在潜水泵安装变频调速器以后，可以根据工艺的需要，使电机软启/软 停，从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在流量不大的情况下，可以降低 泵的转速，一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老 化，而且变频的软启动大大的减小水泵启动时对机械的冲击。并且具有明显 的节电效果。 　　泵类负载和风机负载都属于二次方律，所以节能效果相同 V 1.01

16 系统应用效果 使用了变频器以后，不但免去了许多繁琐的人工操作，消除了许多不安
　　使用了变频器以后，不但免去了许多繁琐的人工操作，消除了许多不安 全隐患因素，并使系统始终处于一种节能状态下运行，合理地轮换使用电机 延长了设备的使用寿命，更好的适应了生产需要。而且变频器丰富的内部控 制功能可以很方便地与其他控制系统或设备实现闭环自动控制。这在实现自 动控制的同时，提高了控制精度，从而提高了产品质量。在污水处理厂或相 似的系统中使用变频器应具有很好的推广价值 V 1.01