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以下为变频器对电机的影响:
1、电动机的效率和温升的问题不论哪种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比)。高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,为显著的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%-20%。
2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器,不少是采用PWM的控制方式。其载波频率约为几千到十几千赫上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的4~6倍电压叠加在电动机运行电压上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击电动机定子绕组要承受很高的电压外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。 当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动创造了条件,因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。变频器会产生高奇次谐波-主要以5次和7次对变频器和电机影响比较大,通常在设计的时候为降低谐波的影响会增加电抗器,吸收电容等。也可以在变频器输出端增加滤波器。
交流伺服电机损坏的原因分析
三相交流伺服电动机应用广泛,但通过长期运行后,会发生各种故障,及时判断故障原因,进行相应处理,是防止故障扩大,保证设备正常运行的一项重要的工作。
一、通电后电动机不能转动,但无异响,也无异味和冒烟。
1.故障原因①电源未通(至少两相未通);②熔丝熔断(至少两相熔断);③过流继电器调得过小;④控制设备接线错误。
2.故障排除①检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,修复;②检查熔丝型号、熔断原因,换新熔丝;③调节继电器整定值与电动机配合;④改正接线。
三、通电后电动机不转有嗡嗡声
l.故障原因①转子绕组有断路(一相断线)或电源一相失电;②绕组引出线始末端接错或绕组内部接反;③电源回路接点松动,接触电阻大;④电动机负载过大或转子卡住;⑤电源电压过低;⑥小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬;⑦轴承卡住。
2.故障排除①查明断点予以修复;②检查绕组极性;判断绕组末端是否正确;③紧固松动的接线螺丝,用万用表判断各接头是否假接,予以修复;④减载或查出并消除机械故障,⑤检查是否把规定的面接法误接;是否由于电源导线过细使压降过大,予以纠正,⑥重新装配使之灵活;更换合格油。
变频器的容量直接关系到变频调速系统的运行可靠性,因此,合理的容量将保证的投资。变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区,这里给出了三种基本的容量选择方法,它们之间互为补充。
1、从电流的角度
大多数变频器容量可从三个角度表述:额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项,变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出,或随变频器输出电压而降低,都很难确切表达变频器的能力。
选择变频器时,只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。负载电流不**过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。需要着重指出的是,确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数,例如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼形异步电动机额定电流,冶金工业常用的辊道用电动机不仅额定电流大很多,同时它允许短时处于堵转工作状态,且辊道传动大多是多电动机传动。应保证在无故障状态下负载总电流均不允许**过变频器的额定电流。
2、从效率的角度
系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积,只有两者都处在较高的效率下工作时,则系统效率才较高。从效率角度出发,在选用变频器功率时,要注意以下几点:
(1)变频器功率值与电动机功率值相当时合适,以利变频器在高的效率值下运转。
(2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,但应略大于电动机的功率。
(3)当电动机属频繁起动、制动工作或处于重载起动且较频繁工作时,可选取大一级的变频器,以利用变频器长期、安全地运行。
(4)经测试,电动机实际功率确实有富余,可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器,但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。
(5)当变频器与电动机功率不相同时,则必须相应调整节能程序的设置,以利达到较高的节能效果。
3、从计算功率的角度
对于连续运转的变频器必须同时满足以下3个计算公式:
(1)满足负载输出:Pcn≥Pm/η
(2)满足电动机容量:Pcn≥√3KUeIe cosφ ×10-3
(3)满足电动机电流:Icn≥KIe
PLC控制变频器三种基本方式:
PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接变频器有一些电压和电流模拟量输入端子,改变这些端子的电压或电流输入值可以改变电动机的转速,如果将这些端子与PLC的模拟量输出端子连接,就可以利用PLC控制变频器来调节电动机的转速。模拟量是一种连续变化的量,利用模拟量控制功能可以使电动机的转速连续变化(无级变速)。PLC以模拟量方式控制变频器的硬件连接如下图所示,由于三菱FX2N-32MR型PLC无模拟量输出功能,需要给它连接模拟量输出模块(如FX2N-4DA),再将模拟量输出模块的输出端子与变频器的模拟量输入端子连接。
当变频器的STF端子外部开关闭合时,该端子输入为ON,变频器启动电动机正转,PLC内部程序运行时产生的数字量数据通过连接电缆送到模拟量输出模块(DA模块),由其转换成0~5V或0~10V范围内的电压(模拟量)送到变频器2、5端子,控制变频器输出电源的频率,进而控制电动机的转速,如果DA模块输出到变频器2、5端子的电压发生变化,变频器输出电源频率也会变化,电动机转速就会变化。PLC在以模拟量方式控制变频器的模拟量输入端子时,也可同时用开关量方式控制变频器的开关量输入端子。
PLC以RS485通信方式控制变频器的硬件连接PLC以开关量方式控制变频器时,需要占用较多的输出端子去连接变频器相应功能的输入端子,才能对变频器进行正转、反转和停止等控制;PLC以模拟量方式控制变频器时,需要使用DA模块才能对变频器进行频率调速控制。如果PLC以RS485通信方式控制变频器,只需一根RS485通信电缆(内含5根芯线),直接将各种控制和调频命令送给变频器,变频器根据PLC通过RS485通信电缆送来的指令就能执行相应的功能控制。RS485通信是目前工业控制广泛采用的一种通信方式,具有较强的抗干扰能力,其通信距离可达几十米至上千米。采用RS485通信不但可以将两台设备连接起来进行通信,还可以将多台设备(多可并联32台设备)连接起来构成分布式系统,进行相互通信。
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