为什么工厂电机越用越费电?频繁少电机、转速不稳定、设备还老故障?90%的人都忽略一个重要的设备,今天给大家分享的是——变频器的工作原理,以威纶变频器AR300系列为例,我们可以看到(如下图所示),它的主回路主要分为三个部分:
第1步:整流部分
把50Hz工频交流电,通过整流桥变成脉动直流电,工业变频器,较为常用的是三相全波整流桥,它有6个二极管分成三组对子组成。
上半桥(D1、D3、D5)哪个象限电压高连接它的二极管就会导通,把电流引向直流正极。
下半桥(D2、D4、D6)哪个相位的电压低连接它的二极管就会导通,把电流从直流负极引回。
通过这6个二极管的自动轮流导通,原本有正有负的交流电波形,其负半轴全部被“翻”到了正半轴,因为它的波形,看起来像一连串密集的“馒头峰”,所以也被称为脉动直流电。
第2步:滤波部分
用电容滤除波动,得到稳定的直流电。这里利用了电容“两端电压不能突变”的物理特性,我们可以把它想象成一个巨大的蓄水池。
充能期:当整流输出的“馒头峰”处于较高点时,整流桥不仅向负载供电,还顺便把多余的电能倒进了电容里
放能期:当整流输出的电压走向“谷底”时,整流桥供电不足,电容立刻站出来释放蓄积的电能,根据需要加装电抗器,可以有效减少谐波干扰,让波形变得更加平滑,在这里加个电阻(如下图所示),因为电路上电瞬间电容电压为零,滤波电路相当于短路,会产生数以千安的冲击电流,所以需要价格电阻来保护电路
第3步:逆变部分
主要靠IGBT组成的桥式电路工作,IGBT可以看作是一个,由电脑控制的高速电子开关,它在一秒钟内可以开闭几千上万次,威纶变频器的CPU,通过控制6个IGBT的开闭顺序和时间长短,输出一连串等幅不等宽的直流方波脉冲,我们取这些脉冲电压的平均值,可以发现它的波形近似正弦波,当我们使用的脉冲越精细,这个曲线就越好。这样就可以把直流电逆变成频率、电压连续可调的交流电了。电机的转速公式n=60f/p,威纶变频器就是通过改变输出频率f来精准控制电机转速n的(转速=60×频率÷极对数),那么基于这个原理变频器在工业当中有五个核心作用:
无极平滑调速
0~500Hz(或更高)宽范围可调,替代机械变速
软启动软停止
消除5-7倍的冲击电流,保护电网和机械结构
节能降耗
像风机、水泵这种二次方负载降速20%,能耗可降接近50%
电机电器保护
可实现过流、过压、过热、缺相、接地等多重保护
提升控制精度
实现高精度转速、转矩闭环控制
总结,变频器不是简单的调速工具,而是工业电机的标准化驱动控制单元,它通过成熟的电力电子技术,实现调试、节能、保护、高精度控制,帮助企业降低能耗、减少故障、延长设备寿命、适配自动化升级,是现代工业的基础核心设施
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