plc課程設計自動旋轉檢測的plc控制附變頻器工作原理及應用(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 中會給出說明。 通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。 　　（五）當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低 通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速. (T=Te, P=Pe) 變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。 當電機以大于50Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。 舉例，電機在100Hz時產生的轉矩大約要降低到50Hz時產生轉矩的1/2。 因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速. (P=Ue*Ie) 　　（六）變頻器50Hz以上的應用情況 大家知道, 對一個特定的電機來說, 其額定電壓和額定電流是不變的. 如變頻器和電機額定值都是: 15kW/380V/30A, 電機可以工作在50Hz以上 當轉速為50Hz時, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恒功率調速. 這時的轉矩情況怎樣呢? 因為P=wT (w:角速度, T:轉矩). 因為P不變, w增加了, 所以轉矩會相應減小.　　 我們還可以再換一個角度來看: 電機的定子電壓 U = E + I*R (I為電流, R為電子電阻, E為感應電勢) 可以看出, U,I不變時, E也不變. 而E = k*f*X, (k:常數, f: 頻率, X:磁通), 所以當f由5060Hz時, X會相應減小 對于電機來說, T=K*I*X, (K:常數, I:電流, X:磁通), 因此轉矩T會跟著磁通X減小而減小. 同時, 小于50Hz時, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時, 磁通(X)為常數. 轉矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉矩)能力. 并稱為恒轉矩調速(額定電流不變最大轉矩不變) 結論: 當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時, 電機的輸出轉矩會減小.　　　　（七）其他和輸出轉矩有關的因素 發熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉矩能力。 載波頻率: 一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環境溫度下能保證持續輸出的數值. 降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但元器件的發熱會減小。 環境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值. 海拔高度: 海拔高度增加, . 以上每1000米降容5%就可以了.（八）矢量控制是怎樣改善電機的輸出轉矩能力的？ *1: 轉矩提升 此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩損失，從而改善電機的輸出轉矩。　　 $ 改善電機低速輸出轉矩不足的技術 使用矢量控制，可以使電機在低速,如(無速度傳感器時)1Hz（對4極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150％）。 對于常規的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做轉矩提升（*1）。 轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩并不能和其電流相對應的提高。 因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。 矢量控制把電機的電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數值。 矢量控制可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。 變頻器基礎原理知識 1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻。 2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的縮寫，意為恒電壓、恒頻率，也就是人們所說的恒壓恒頻。 我們使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95％左右。 無論是用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規定有一定的標準，如我國大陸規定，直接用戶單相交流電為220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其它國家的電源電壓和頻率可能于我國的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標準的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。 通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。 為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。 把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術語為“inverter”(逆變器)。 一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對于逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。 變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調速用，又叫變頻調速器。 對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15－－20倍。 由于變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器 變頻器也可用于家電產品。使用變頻器的家電產品中，不僅有電機（例如空調等），還有熒光燈等產品。 用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調節電源供電的頻率。 變頻器的工作原理被廣泛應用于各個領域。例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。（九）電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？ n = 60f/p(1s) 　 n: 電機的轉速 f: 電源頻率 p: 電機磁極對數 s：電機的轉差率 電機的轉速 = 60(秒)＊頻率（Hz)/電機的磁極對數 電機的轉差率 電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數，rpm/min也可表示為rpm 電機的旋轉速度同頻率成比例 同步電機的轉差矩為0,同步電機的轉速 = 60(秒)*頻率(Hz)／電機的磁極對數 異步的轉速比同步電機的轉速低。 例如：4極三相步電機 60Hz時 低于 1,800 [r/min] 4極三相異步電機 50Hz時低于 1,500 [r/min] 本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業領域所使用的大部分電機均為此類型電機。 感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極對數和頻率。 由電機的工作原理決定電機的磁極對數是固定不變的。由于電機的磁極對數1個磁極對數等于2極，電機的極數不是一個連續的數值（為