為什么工廠電機越用越費電?頻繁少電機、轉速不穩定、設備還老故障?90%的人都忽略一個重要的設備,今天給大家分享的是——變頻器的工作原理,以威綸變頻器AR300系列為例,我們可以看到(如下圖所示),它的主回路主要分為三個部分:
第1步:整流部分
把50Hz工頻交流電,通過整流橋變成脈動直流電,工業變頻器,較為常用的是三相全波整流橋,它有6個二極管分成三組對子組成。
上半橋(D1、D3、D5)哪個象限電壓高連接它的二極管就會導通,把電流引向直流正極。
下半橋(D2、D4、D6)哪個相位的電壓低連接它的二極管就會導通,把電流從直流負極引回。
通過這6個二極管的自動輪流導通,原本有正有負的交流電波形,其負半軸全部被“翻”到了正半軸,因為它的波形,看起來像一連串密集的“饅頭峰”,所以也被稱為脈動直流電。
第2步:濾波部分
用電容濾除波動,得到穩定的直流電。這里利用了電容“兩端電壓不能突變”的物理特性,我們可以把它想象成一個巨大的蓄水池。
充能期:當整流輸出的“饅頭峰”處于較高點時,整流橋不僅向負載供電,還順便把多余的電能倒進了電容里
放能期:當整流輸出的電壓走向“谷底”時,整流橋供電不足,電容立刻站出來釋放蓄積的電能,根據需要加裝電抗器,可以有效減少諧波干擾,讓波形變得更加平滑,在這里加個電阻(如下圖所示),因為電路上電瞬間電容電壓為零,濾波電路相當于短路,會產生數以千安的沖擊電流,所以需要價格電阻來保護電路
第3步:逆變部分
主要靠IGBT組成的橋式電路工作,IGBT可以看作是一個,由電腦控制的高速電子開關,它在一秒鐘內可以開閉幾千上萬次,威綸變頻器的CPU,通過控制6個IGBT的開閉順序和時間長短,輸出一連串等幅不等寬的直流方波脈沖,我們取這些脈沖電壓的平均值,可以發現它的波形近似正弦波,當我們使用的脈沖越精細,這個曲線就越好。這樣就可以把直流電逆變成頻率、電壓連續可調的交流電了。電機的轉速公式n=60f/p,威綸變頻器就是通過改變輸出頻率f來精準控制電機轉速n的(轉速=60×頻率÷極對數),那么基于這個原理變頻器在工業當中有五個核心作用:
無極平滑調速
0~500Hz(或更高)寬范圍可調,替代機械變速
軟啟動軟停止
消除5-7倍的沖擊電流,保護電網和機械結構
節能降耗
像風機、水泵這種二次方負載降速20%,能耗可降接近50%
電機電器保護
可實現過流、過壓、過熱、缺相、接地等多重保護
提升控制精度
實現高精度轉速、轉矩閉環控制
總結,變頻器不是簡單的調速工具,而是工業電機的標準化驅動控制單元,它通過成熟的電力電子技術,實現調試、節能、保護、高精度控制,幫助企業降低能耗、減少故障、延長設備壽命、適配自動化升級,是現代工業的基礎核心設施
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