變頻器是通過應用電力電子技術,改變電機工作電源頻率,以控製電機不同轉速的電力控製設備。變頻器主要有整流電路、緩衝電路、濾波電路、逆變電路等組成(附圖1)。
附圖1
整流電路:主要由整流橋組成;將交流電(市電)經過全橋整流後成直流電。對於(yu) 三相380V的交流電,經整流後,直流電壓理論值為(wei) 380X1.414≈537V;而單相220V的交流電,經整流後,直流電壓理論值為(wei) 220X1.414≈310V。
緩衝(chong) 電路:抑製在上電瞬間的衝(chong) 擊電流。由電解電容的工作原理可知,變頻器在上電瞬間,電容的兩(liang) 端電壓不會(hui) 突變,而電容兩(liang) 端的電流會(hui) 突變,此時電容兩(liang) 端相當於(yu) 短路。若沒有緩衝(chong) 電路(充電電阻),整流橋會(hui) 因為(wei) 電流過大而損壞。緩衝(chong) 電路起到了保護整流橋的作用。
濾波電路:一般電解電容的耐壓值為(wei) 400V;而三相380V的交流電,經整流後,直流電壓理論值約為(wei) 537V。因此濾波電容器,隻能由兩(liang) 級電解電容串聯而成。由於(yu) 電解電容的容量不可能絕對相同,串聯之後兩(liang) 級電解電容上的電壓分配是不均衡的,會(hui) 導致兩(liang) 個(ge) 電解電容的使用壽命不一樣。為(wei) 了解決(jue) 電壓不均衡的問題,需在兩(liang) 個(ge) 電解電容兩(liang) 端分別並聯阻值相同的均壓電阻。
逆變電路:將直流電(直流母線)轉換成交流電的電力電子電路。在逆變橋裏的多個(ge) IGBT組成。每個(ge) IGBT裏都集成一個(ge) 續流二極管,其作用是為(wei) 電機的定子繞組反饋能量(電機發電)提供回路。當電機處於(yu) 發電狀態時,其電能可通過續流二極管流向直流回路,電解電容充電。
變頻器有哪些功能特點?
1. 軟啟動功能
用市電直接啟動電機,其啟動電電流為(wei) 電機額定電流的5-7倍。這種電機直啟情況下,會(hui) 導致電網電壓下降,影響其他用電設備的正常運行。
采用變頻器軟啟動,其啟動電流一般為(wei) 額定電流的1.2-1.5倍,有效地降低了啟動衝(chong) 擊電流,減少變壓器的占有量(附圖2)。
附圖2
2. 變頻調速
傳(chuan) 統的電機調速為(wei) 變極調速;根據三相異步電動機同轉速:
可通過改變電機定子繞組的磁極對數,就能改變它的同步轉速,從(cong) 而改變轉子轉速。通過繞組的不同組合連接方式,一般可得到兩(liang) 極、三極、四極速度。調速範圍較窄,一般為(wei) 雙速(附圖3)。
附圖3
變頻調速是根據電機轉速與(yu) 工作電源輸入頻率成正比的關(guan) 係:
通過改變電動機工作電源頻率f達到改變電機轉速的目的。其調速方式便利,可根據不同的工藝,給予電機不同的轉速(附圖4)。
附圖4
3. 節能效果
在各種風機、水泵、油泵中,空氣或液體(ti) 產(chan) 生的阻力大致與(yu) 電機轉速的2次方成正比,所需的功率與(yu) 電機速度的3次方成正比。
當所需風量、流量減少時,利用變頻器調速的方式來調節風量和流量,可以大幅度地節約電能。附圖5為(wei) 泵類負載節電理論依據。