变频器的工作原理

内部工作原理!!!!

S350变频器在空压机节能改造上的应用

一、空压机工作原理
空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。在工业生产中有着及其广泛的应用,在各种行业中它担负着为工厂中所有气动元件,各种气动阀门提供气源的职责。因此,空压机运行状况的好坏直接影响工厂的生产工艺。空压机的的种类很多(主要分为螺杆式,活塞式,其中螺杆式应用最广),但其供气的控制方式都是采用加、卸载的方式。
◎活塞式空压机工作原理
活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴,带动连杆与活塞杆,使活塞在压缩机气缸内作往复运动,完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压,并输出到储压罐内。其中,活塞组件,活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔,在曲柄连杆带动下,在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。
◎螺杆式空压机工作原理
螺杆式空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动,使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化,空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧,实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。
二、空压机节能改造的必然性
由于空压机不排除在满负荷状态下长时间运行的可能性,所以,选型时只能按最大需求来确定电机容量,造成空压机系统余量一般偏大。传统空压机都采用星三角降压启动,但工频启动时电流仍然能达到额定电流的2~3倍,冲击大,会影响到电网的稳定性。且大多数空压机是连续运行,由于一般空压机的电机本身不能根据压力需求的变动来实现降速,使电机输出功率与现场实际压力需求量相匹配,导致在用气量少的时候仍然要空载运行,造成巨大的电能浪费。据统计,空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉等)几乎所有的耗电量的15%。空压机的节能改造势在必行 。
另外,空压机还存在以下几个问题:
1、气压超过上限压力时空压机卸载及卸载后电机空转浪费大量的电能。
2、频繁加卸载造成对电网的冲击,同时也造成机械的磨损加大,缩短机械寿命。
3、气量无法保持恒压。当用气量不断变化时,供气压力不可避免产生波动,使用气精度达不到工艺要求,影响生产效率及产品品质。
综上所述:若能采用变频调速技术,当流量需要量减少时,就可以降低电动机的转速,从而较大幅度减小电动机的运行功率,实现节能的目的。
三、S350变频恒压控制系统
1、系统特点
S350变频调速系统将管网压力作为控制对象。压力值由变频器面板给定(S350有多种给定通道),可根据用气设备的实际需要,在空压机的最高允许工作压力内自由设定。装在储气罐出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为4~20mA电流信号送给S350内置PID调节器,与压力给定值进行比较,并根据差值的大小控制变频器的输出频率,调整电动机的转速,从而使实际压力始终维持在给定压力。S350内置PID具有稳定性高、调试简单的特点。

2、节能效果
采用该系统改造后,压缩机组的供气量与系统所需量动态匹配,压缩机电机转速会随着系统用气量的不同而进行调节,避免了电机空转以及频繁的加卸载所带来的能量损耗,电机的输入功率大大降低,节电效果显著。对于对空气机来说,供气量Q 与转速N 成正比,气压F与转速N的二次方成正比,而轴功率与转速N 的三次方成正比,见下表:
频率值Hz 50 45 40 35 30 25
供气量Q% 100 90 80 70 60 50
气压F% 100 81 64 49 36 25
轴功率P% 100 73 51 34 22 13
理论节电率N% 0 27 49 66 78 87

一般来说,对于连续用气的空压机系统,随用气量的变化,电动机运行频率在25-50Hz 之间动态调节,除去电机及其它损耗,系统的节电率可达18%~35%。
3、综合效益
①运行成本降低:空压机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的70%。通过降低能源成本30%,再加上变频起动后对设备的冲击减少,维护和维修量也跟随降低,所以运行成本将大大降低。
②提高压力控制精度:变频控制系统具有精确的压力控制能力。通过使空压机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配,可以使管网的系统压力保持恒定,有效地提高了供气的质量。
③延长压缩机的使用寿命:变频器有软启动功能,可减少起动时对压缩机和机械部件所造成的冲击,增强系统可靠性,延长压缩机使用寿命。同时减少空压机启动对电网的冲击。
四、变频系统设计中注意事项
1、空压机是大转动惯量负载,很容易引起V/F控制方式的变频器在启动时出现过电流,因此应选用大启动转矩、过载能力强的矢量变频器。S350系列的过载能力达到180%,启动转矩0.5HZ可输出150%,可保证设备可靠稳定地运行及恒压供气的连续性。
以江门某厂实例:该厂使用凯撤牌空压机、电机22KW,配S350 22KW通用矢量型变频器。设定加速时间为15S、减速时间为6S,在0.7Mpa时仍然能正常启动运行(上限0.8Mpa)。

启动压力 启动电流A 运行电流A
0Mpa 36 33
0.6Mpa 42 38
0.7Mpa 60 55

2、空压机不允许长时间低频运行,若空压机转速过低,一方面会使空压机的工作稳定性变差,另一方面也使缸体的润滑条件变差、磨损加大,进而导致喷油现像。所以,空压机工作的下限频率应不低于20HZ,且减速时间应尽量短。S350电压波动范围±15%、耐压高、减速时间短,可避免因减速时间过长而产生的喷油现象。
3、在满足生产工艺的要求下,压力设定越低越好。因为空压机的压力越高,所需电动机轴功率就越大,耗电量就越多。
4、出气口释放阀全部关闭,取消用出气口释放阀调节供气量的方式,以避免由此导致的电能浪费。
五、S350空压机改造功能参数表:
功能码 功能说明 设定值 功能备注
F0.00 控制模式选择 0 矢量控制
F0.01 启停信号选择 1 端子启停
F0.03 主频率源选择 8 PID
F0.11 上限频率设定 50 HZ
F0.14 下限频率设定 20 HZ
F0.15 下限频率作用 1 根据实际需要设定
F0.18 加速时间 依机型设定
F0.19 减速时间 依机型设定
F2.01 电机额定功率 保留 根据电机铭牌设定
F2.02 电机额定频率 保留
F2.03 电机额定转速 保留
F2.04 电机额定电压 保留
F2.05 电机额定电流 保留
F2.11 电机参数辨识 1 完整调谐
F4.10 节能运行 1 自动节能运行
F5.00 MI1端子功能选择 1 正转运行(FWD)
F5.18 CI下限对值 0.0-20ma 根据实际需要设定
F5.19 CI下限对应设定 0.0-100%
F5.20 CI上限值 0.0-20ma
F5.21 CI上限对应设定 0.0-100%
F5.22 CI输入滤波时间 0.00s-10.00s
F9.00 PID给定源选择 0 键盘给定
F9.01 键盘预置PID给定 0.0-100% 根据实际需要设定
F9.02 PID反馈源选择 1 模拟通道CI反馈
F9.03 PID输出特性 0 根据实际需要设定
F9.04 比例增益 0.0-100
F9.05 积分时间 0.01s-10.00s
F9.06 微分时间 0.00s-10.00s
F9.07 采样周期 0.01s-10.00s
F9.08 PID控制偏差极限 0.00s-10.00s
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第1个回答  2013-11-05
转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。 "矢量控制"把电机的电流值进行分配,从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量(如励磁分量)的数值。 "矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应,进行优化补偿,在不增加电流的情况下,允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。 变频器基础原理知识 1.变频器基础 1: VVVF ��是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写,意为改变电压和改变频率,也就是人们所说的变压变频。 2: CVCF ��是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写,意为恒电压、恒频率,也就是人们所说的恒压恒频。 我们使用的电源分为交流电源和直流电源,一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压,整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。 无论是用于家庭还是用于工厂,单相交流电源和三相交流电源,其电压和频率均按各国的规定有一定的标准,如我国大陆规定,直接用户单相交流电为220V,三相交流电线电压为380V,频率为50Hz,其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同,如有单相100V/60Hz,三相200V/60Hz等等,标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。 通常,把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。 为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。 把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。 一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。 变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。 对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。 由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。 变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中,不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。 用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。 汽车上使用的由电池(直流电)产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。 变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电,在该项应用中,变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变? n = 60f/p(1-s)  ��n: 电机的转速 ��f: 电源频率 ��p: 电机磁极对数 s:电机的转差率 电机的转速 = 60(秒)*频率(Hz)/电机的磁极对数 - 电机的转差率 电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,rpm/min也可表示为rpm �� 电机的旋转速度同频率成比例 同步电机的转差矩为0,同步电机的转速 = 60(秒)*频率(Hz)/电机的磁极对数 异步的转速比同步电机的转速低。 例如:4极三相步电机 60Hz时 低于 1,800 [r/min] �� 4极三相异步电机 50Hz时低于 1,500 [r/min] 本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。 感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极对数和频率。 由电机的工作原理决定电
家用电器上“好店123”呀!本回答被网友采纳
第2个回答  2023-03-04
变频器是一种将交流电源转换成可调变频交流电源的电力调节设备,其工作原理可以简单概括为将输入的固定频率和固定电压的交流电源,经过整流、滤波等处理后,转化为中间直流电压,然后通过逆变电路将直流电压转化为可调变频的交流电源输出。具体而言,变频器的工作原理可以分为以下几个步骤:
整流和滤波:将输入的交流电源通过整流电路转化为直流电压,并通过滤波电路进行滤波处理,得到稳定的直流电源。
逆变:通过逆变电路,将直流电压转化为可调变频的交流电源输出,其输出频率和电压可以根据实际需求进行调节。
控制:为了实现对输出电压、输出频率等参数的精确控制,变频器通常还配备了控制电路和保护电路等功能,以保证设备的稳定、安全运行。
总之,变频器通过对输入的交流电源进行整流、滤波、逆变等处理,将其转化为可调变频的交流电源输出,以满足不同设备对电源频率和电压的需求。
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