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选择和使用变频器的10大要点

2019-11-09 16:06:34来源:励志吧0次阅读

选择和使用变频器的10大要点

图1

图1.使用VFD以较低的速度操作泵和鼓风机可显着下降能耗,延长机电寿命并减少所需的维护。

自20世纪80年代以来,变频驱动器(VFD)已被用于控制三相交换(AC)感应电动机的速度。它们还提供可调理的加速和减速,过载保护和机电的启停控制。这些和其他特性使VFD成为风机,鼓风机,离心泵,搅拌机,搅拌机和输送机的理想选择 - 这需要可变的马力和扭矩 - 和通过下降速度运行节省能源的运用。

VFD将单相或三相交换输入功率转换为直流(DC),然后将其反转为三相交换输出功率。在转换为输出之前,VFD会改变反向功率的频率和电压,使其能够根据设定值控制电机速度,该设定值可以设置为VFD,也可以通过自动化系统发送给它。

对需要受控停止和启动的恒速应用,VFD通常不是最好选择,因为AC到DC到AC的电子转换致使效率损失约4%。但是,如果需要可变电动机速度,VFD的好处通常足以克服效力损失。要实现这些优势,请考虑使用本文中介绍的指定和使用VFD的10大技巧。

1.了解并使用其优点和功能

使用VFD的好处包括节能,可调理的电机速度和扭矩,启动时减少的机电浪涌,和可控制的停止和倒车。可能最大的好处是在较慢的速度下操作鼓风机,风扇和离心泵等设备时的能耗下降。

例如,将鼓风机的速度降低到50%也会使空气流量减少50%,但却将功率需求下降了87.5%。所需的风扇,鼓风机和离心泵功率与机电速度的立方成正比,在较低速度下节省了大量能量(见图1)。

VFD改变电机速度的能力允许优化机器或进程所需的工作,由于仅提供所需的速度。这与全速运行电动机和节流输出构成比较,这是低效的,降低了电动机寿命,并增加了电动机和节流设备的保护。

扭矩也可以遭到限制,以保护机器或产品免受可能的破坏。这些调剂可以使用可编程逻辑控制器(pLC)或其他控制器自动进行,也可以使用驱动器上的键盘或电位计手动进行。

VFD可以下落机电启动电流,该启动电流可以超过机电满载电流的8倍。对于较大的机电,这种满负荷启动对配电系统提出了很高的要求。当电动机以全电压启动时,这些高要求可能导致电压骤降或电压骤降。由VFD提供的受控加速启动解决了该问题。

通过VFD,受控加速可下落启动电流并延长电机寿命。在需要频繁启动和停止的应用中特别如此。此外,VFD无需使用可逆启动器。VFD提供的受控加速和减速可减少装备磨损和相干的破损和损失(见图2)。

选择和使用变频器的10大要点

图2

图2.通过使用受控的加速和减速启动和停止电机,VFD可减少输送机和其他运用中的冲击和破损。

2.根据负载大小选择VFD

调整VFD通常需要的不但仅是将马力额定值与机电匹配。必须斟酌其控制的负载的运行曲线。选择设备时,还必须考虑恒定或可变负载,频繁启动和停止,或连续运行。

应肯定运行期间任何时候的扭矩和最高峰值电流。首先确认机电铭牌满载放大器(FLA)。但是,重绕机电的FLA可能比铭牌上列出的更高。

VFD的大小应根据峰值扭矩需求而不但仅是马力。在某些条件下,电动机可能需要更多的功率和/或扭矩,并且当动态负载或冲击负载产生临时过载情况时可能需要过大尺寸。在这些和其他高需求情况下,VFD必须提供足够的电流以确保可接受的电机性能。

例如,需要来自VFD的更多动力来提供额外的起动扭矩以启动满载输送机。虽然许多VFD可以在150%过载的情况下运行60秒,但在短时间内可能会出现更高的过载。无论过载持续时间短还是长,都可能需要超大的VFD来提供应用所需的净空。即使是高海拔安装也可能需要加大尺寸,因为可以减少VFD的空气冷却。

3.肯定制动选项

在减速负载时,VFD可能还需要一些帮助。虽然它可以阻挠中等惯性负载,但高惯性负载可能会导致驱动器出现过压情况。为了快速减轻重载,应推敲外部动态制动电阻。

制动电阻允许VFD通过下降减速机电产生的电压来产生额外的制动转矩。如果没有制动电阻,典型的VFD可提供约20%的制动转矩。外部制动电阻可显着提高VFD的制动力矩,以实现重载的快速减速,并减少频繁启动和停止引起的驱动热量。

4.与VFD的接口

VFD由硬连线,离散和摹拟输入/输出(I / O)控制; 或通过数字通信。VFD的离散输入(通常来自pLC的输出)用于启动和停止驱动器,但也可以使用手动按钮和选择开关。

其他可配置的驱动输入包括点动,故障复位,加速/减速选择,预设速度(步进)选择,比例 - 积分 - 微分(pID)控制等。VFD的离散输出包括故障存在,频率获得,非零速度和本地/远程指示。一些高端驱动器还包括用于速度参考的频率输出。驱动器的模拟输入通常接受来自pLC或远程电位计的速度命令。这些模拟信号通常为0到10伏DC,4到20毫安或类似的东西。

驱动器的摹拟输出(如果可用)也具有相同的信号电平。摹拟输出可以提供与机电速度成比例的速度参考信号。该速度信号可用于在主从设备中命令下游VFD的速度。此配置可以同步多个VFD机电的速度。或,模拟输出可以向pLC提供模拟速度,电流和转矩信号。

选择和使用变频器的10大要点

图3.

图3. V / Hz驱动器很受欢迎,印刷机和其他卷筒纸转换应用受益于闭环控制VFD的精确速度调理。

5.了解数字通信选项

数字通信协议允许通过单根电缆在pLC和VFD之间传送命令和信息,而不是硬连线I / O所需的许多电线和电缆。协议范围从简单的串行接口(如Modbus RS-232 / RS-485)到更先进的以太网和现场总线通信选项(如EtherNet / Ip)。

这些通讯接口允许VFD由主设备控制,例如pLC或其他高级控制器。该接口可以消除对硬连线离散和模拟I / O的需求,并可以监控变频器的速度,电流,故障和其他参数。与驱动器的串行RS-232连接适用于位于pLC附近的单个驱动器运用。如果需要多个驱动器,RS-485网络可以菊花链,多点配置处理多个驱动器,并将通讯距离延长至4000英尺。

以太网接口在速度,带宽和网络配置选项方面提供更高的性能。使用工业以太网协议(如Modbus TCp / Ip或EtherNet / Ip),可以通过单个pLC控制多个驱动器,从而简化VFD接线并提供远程配置驱动器的简便方法。

6.运用正确的控制模式

该运用通常决定VFD控制模式的类型:伏特/赫兹(V / Hz),无传感器矢量或闭环。V / Hz控制电压和频率之间的比率,以改变电动机磁通,从而为电动机提供工作转矩。V / Hz驱动器适用于大多数应用,例如风扇和泵。

无传感器矢量VFD以其在宽速度范围内的精确速度控制而闻名,无需编码器反馈,由于它们在开环中工作良好。闭环VFD通过监控实际电机速度和滑差信息,使用编码器反馈实现精确的速度控制。无传感器矢量和闭环VFD提供出色的速度调理,为造纸厂,卷筒纸处理,印刷机和其他转换运用提供严格的速度控制(见图3)。

7.定义运动配置文件

如何配置VFD的运动配置文件在很大程度上取决于应用程序。运动曲线参数包括电机速度,加速度,减速度,斜坡线性度,转矩控制,制动和pID。市场上的大多数VFD都包括这些参数,虽然pID可能仅适用于更高级的驱动器。

可以使用操作员键盘和显示器或通过数字通信访问和编程这些参数。仔细浏览本手册将有助于用户理解这些参数并确保正确安装,设置和控制。

8.概述安装要求

遵照安装要求非常重要,因为VFD在运行时会产生大量热量。频繁启动和停止会导致驱动器加热外壳,需要透风以保持温度符合驱动器规格。该手册提供的信息有助于计算不同操作条件下VFD的预期热输出。如果长时间低速运行,标准感应机电可能会过热。如果需要低速运行,则应指定变频器额定电动机。

9.指定操作参数

从控制角度来看,不应通过打开输入电压源上的接触器来定期停止VFD,由于这会缩短其使用寿命。这应当仅用于紧急停止目的。驱动器I / O或通讯应控制所有其他实例中的启停。本手册中概述了这些和许多其他安装和操作程序,应谨慎使用,并且应与VFD供应商联系以解决任何问题。

10.处理噪音和谐波

VFD会产生电噪声和谐波,可能会破坏机电,装备,变压器和电源线。幸运的是,过滤器和线路或负载电抗器可以将许多问题降至最低。大多数VFD安装说明建议使用无源谐波滤波器,如交换线路电抗器和扼流圈。这些器件可下降谐波并保护VFD免受驱动器线路侧的瞬态过压影响。

在线路侧,有源谐波滤波器将谐波电流波形反转并将其反馈回线路,以抵消VFD产生的噪声。在负载侧,负载电抗器可保护机电电缆绝缘层免受短路和反射波损坏。在标准感应机电的所有应用中和在VFD与电机距离超过75英尺的任何应用中包括这些电抗器都是良好的设计实践。

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