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(已结束)变频擂台第64期——关于变频器的电机参数问题 点击:3066 | 回复:33



老菜鸟

    
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楼主

变频擂台第64期擂台——关于变频器的电机参数问题

        在变频器的应用过程中,对变频器的参数进行设置是调试中的一项重要内容,其中的电机参数也是非常必要进行设置的。在本期擂台中,我们就来讨论一下变频器的电机参数相关问题:

1、变频器的参数中,与电机相关的有哪些参数?请尽可能的详细列举。

2、变频器中与电机相关的参数,除了电子热过载电流值,其它的可以不进行设置吗?为什么?请分别进行讨论。

3、电机常数有什么意义?可以不设置吗?

4、变频器对电机自动调谐有什么意义?在什么情况下才需要进行自动调谐?哪些情况下可以不需要自动调谐?

5、电机参数设置不好或者说不匹配,对变频器或对电机或节能、带负载能力等方面,有什么影响吗?

6、为什么有些变频器的电机参数很少?这在应用过程中,有不足之处吗?

7、针对以上要求,进行详细阐述。最好能有图片说明,如果能以某品牌举例说明更佳。列举得最全的、阐述得最详细的、原创最多的,作为一等奖。

        变频擂台每周一期,本期擂台的最晚结贴时间为:2012年1月22日。

        奖项设置:一等奖1名:50MP,二等奖5名:10MP,三等奖10名:30积分。

        MP介绍:gongkongMP即工控币,是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位,类似于大家熟悉的QB,1个MP=1元人民币。

        MP有什么用?兑换服务:以1个MP=1元来置换中国工控网的相关服务。 兑换现金:非积分获得的MP可兑换等值现金(满100MP后、用户可通过用户管理后台申请兑换)。



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刘志斌

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21楼

5、首先是交流电机的工作原理、结构、性能,决定了变频器的不同算法、不同控制方法;

6、而不是变频器改变了、控制了交流电机的性能,性能是交流电机原本有的,而不是变频器控制出来的;

7、根据变频器的电机参数的多少,就能知道设计者对交流电机工作原理、结构、性能了解了多少、发现了多少!

刘志斌

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22楼

8、首先是交流电机有这个能力,变频器控制时,交流电机才可能有;

9、交流电机没有这个能力,变频器控制时,交流电机不可能有;

10、先有交流电机的性能,后有变频器的控制;

11、用什么电机参数,计算什么物理量,是电机的参数关系决定的,不是变频器决定的;

12、那些参数无用,你只要分析交流电机的原理、结构、性能就明白了;

13、哪些参数有什么用,你只要分析交流电机的原理、结构、性能就知道了;

14、不管他是谁造的变频器,你只要一心钻研交流电机,你就知道他的秘诀在哪里!

 

zhxl198808

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23楼

1、变频器的参数中,与电机相关的有哪些参数?请尽可能的详细列举。

变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到

zhxl198808

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发表于:2012-01-15 11:15:47
24楼

2、变频器中与电机相关的参数,除了电子热过载电流值,其它的可以不进行设置吗?为什么?请分别进行讨论。

一、加减速时间

加速时间就是输出频率从 0 上升到最大频率所需时间,减速时间是指从最大频率下降到 0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流,减速时则限制下降率以防止过电压。

加速时间设定要求:将加速电流限制在变频器过电流容量以下,不使过流失速而引起变频器跳闸;减速时间设定要点是:防止平滑电路电压过大,不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来,但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间,通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警;然后将加减速设定时间逐渐缩短,以运转中不发生报警为原则,重复操作几次,便可确定出最佳加减速时间。

二、 转矩提升

又叫转矩补偿,是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低,而把低频率范围 f/V 增大的方法。设定为自动时,可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩,使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时,根据负载特性,尤其是负载的起动特性,通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载,如选择不当会出现低速时的输出电压过高,而浪费电能的现象,甚至还会出现电动机带负载起动时电流大,而转速上不去的现象。

三、频率限制

即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障,而引起输出频率的过高或过低,以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用,如有的皮带输送机,由于输送物料不太多,为减少机械和皮带的磨损,可采用变频器驱动,并将变频器上限频率设定为某一频率值,这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。

四、偏置频率

有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号 ( 电压或电流 ) 进行设定时,可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低,如图 1 。有的变频器当频率设定信号为 0% 时,偏差值可作用在 0 ~ fmax 范围内,有的变频器 ( 如明电舍、三垦 ) 还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信号为 0% 时,变频器输出频率不为 0Hz ,而为 xHz ,则此时将偏置频率设定为负的 xHz 即可使变频器输出频率为 0Hz

五、 频率设定信号增益

此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压 (+10v) 的不一致问题;同时方便模拟设定信号电压的选择,设定时,当模拟输入信号为最大时 ( 如 10v 、 5v 或 20mA) ,求出可输出 f/V 图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可;如外部设定信号为 0 ~ 5v 时,若变频器输出频率为 0 ~ 50Hz ,则将增益信号设定为 200% 即可。

六、转矩限制

可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值,经 CPU 进行转矩计算,其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时,也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。

驱动转矩功能提供了强大的起动转矩,在稳态运转时,转矩功能将控制电动机转差,而将电动机转矩限制在最大设定值内,当负载转矩突然增大时,甚至在加速时间设定过短时,也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时,电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利,以设置为 80 ~ 100% 较妥。

制动转矩设定数值越小,其制动力越大,适合急加减速的场合,如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为 0% ,可使加到主电容器的再生总量接近于 0 ,从而使电动机在减速时,不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上,如制动转矩设定为 0% 时,减速时会出现短暂空转现象,造成变频器反复起动,电流大幅度波动,严重时会使变频器跳闸,应引起注意。

七、加减速模式选择

又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和 S 三种曲线,通常大多选择线性曲线;非线性曲线适用于变转矩负载,如风机等; S 曲线也叫钟型曲线,适用于恒转矩负载,其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性,选择相应曲线,但也有例外,笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时,先将加减速曲线选择非线性曲线,一起动运转变频器就跳闸,调整改变许多参数无效果,后改为 S 曲线后就正常了。究其原因是:起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动,且反转而成为负向负载,这样选取了 S 曲线,使刚起动时的频率上升速度较慢,从而避免了变频器跳闸的发生,当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。

八、转矩矢量控制

矢量控制是基于理论上认为:异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流,分别进行控制,同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。因此,从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能,电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩,尤其是电动机在低速运行区域。

现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制,由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿,使电动机具有很硬的力学特性,对于多数场合已能满足要求,不需在变频器的外部设置速度反馈电路。这一功能的设定,可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。与之有关的功能是转差补偿控制,其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差,可加上对应于负载电流的转差频率。这一功能主要用于定位控制。

九、节能控制

风机、水泵都属于减转矩负载,即随着转速的下降,负载转矩与转速的平方成比例减小,而具有节能控制功能的变频器设计有专用 V/f 模式,这种模式可改善电动机和变频器的效率,其可根据负载电流自动降低变频器输出电压,从而达到节能目的,可根据具体情况设置为有效或无效。

关于第九、第十这两类参数,有些用户在设备改造中启用这两个参数后变频器跳闸频繁,不得不停用。究其原因有:

(1) 原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。 (2) 对设定参数功能了解不够,如节能控制功能只能用于 V/f 控制方式中,不能用于矢量控制方式中。 (3) 启用了矢量控制方式,但没有进行电动机参数的手动设定和自动读取工作,或读取方法不当。

十、控制方式:

即速度控制、转矩控制、 PID 控制或其他方式。还有的是从转差率控制、V/F控制、矢量控制等角度相区别设置控制方式参数的,不再重复说明了。确定了采取某种控制方式后,一般要根据控制精度进行静态或动态辨识。

十一、最低运行频率:

即电机运行的最小转速,电机在低转速下运行时,其散热性能很差,电机长时间运行在低转速下,会导致电机烧毁。而且低速时,其电缆中的电流也会增大,也会导致电缆发热。

十二 、最高运行频率:

一般的变频器最大频率到 60Hz ,有的甚至到 400 Hz ,高频率将使电机高速运转,这对普通电机来说,其轴承不能长时间的超额定转速运行,电机的转子是否能承受这样的离心力。

十三、载波频率:

载波频率设置的越高其高次谐波分量越大,这和电缆的长度,电机发热,电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。有时候在遇到电动机力矩脉动、散热条件变差以及启动过程因频繁报警而变得困难时,我的经验是可以通过适当调高载波频率改善,不过对于对此结论有相反的意见,比如曾经见到在论坛里李纯绪老师的帖子说应该是减低载波频率才会有改善,这也是见仁见智,在此大家也可以进一步探讨。

十四 、电机参数:

变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到。 有的变频器还要求输入电动机定子绕组的单相电阻值、绕组电感值等,这些数据可以从电动机产品技术数据资料中得到,在据此在相关参数中设置

十五、陷波频率类参数:

当电动机允许在有

zhxl198808

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25楼

3、电机常数有什么意义?可以不设置吗?

看到一款德国的力矩电机手册对电机常数的解释:电机常数由电机连续出力与该出力下电机连续功耗的平方根的比值表示,电机常数对应绕组温度为20摄氏度(时的等效功耗)【()中为本人补充】比如,手册中给出了100摄氏度下:连续出力为875Nm(低速运行)连续电流为13.2A 绕组电阻为8.5欧姆 连续损耗为2222W(基本上等于 13.2A*13.2A*8.5Ω*2/3,之所以用8.5Ω*2/3是因为给出的绕组电阻为线电阻,而非相电阻。另外,可见由于运行速度低,铜损几乎为全部损耗)20摄氏度下:绕组电阻为6.5欧姆 电机常数为21.3Nm/√W (=875Nm/√(2222W*6.5Ω/8.5Ω),其中2222W*6.5Ω/8.5Ω是将100摄氏度的铜损等效至20摄氏度)

 

以此概念看,电机常数=T/√(3R*i*i)=Cm*i/(i*√3R)=Cm/√3R

而电机的力矩系数Cm正比与匝数n

相绕组电阻R=n*ρ*l/s,其中ρ为导线电阻率,l为绕组的单匝平均长度,s为单根导线的截面积,s*n≈S,S为单相绕组的槽口填充总面积,因此R=n*ρ*l/(S/n)=n*n*ρ*l/S,所以√R=n*√(ρ*l/S),也正比于匝数n

由此,电机常数=单匝绕组的(单位)力矩系数/√(3ρ*l/S)。

zhxl198808

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26楼

4、变频器对电机自动调谐有什么意义?在什么情况下才需要进行自动调谐?哪些情况下可以不需要自动调谐?

自动调谐是矢量控制变频器具有的功能,通过此功能,变频器可以自动的辨识出异步电动机的参数,--定子电阻,转子电阻,空载电流,互感,漏感。这些参数对于准确的控制电动机的运行是非常必要的。尤其是对电动机的动态响应影响较大。

     比如电梯、起重机械的升降机构都必须使用变频器自动调谐共功能,以完善电动机参数对变频器控制精度和性能的实时控制需求。

zhxl198808

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27楼

5、电机参数设置不好或者说不匹配,对变频器或对电机或节能、带负载能力等方面,有什么影响吗?

电机参数设置不好,会严重影响变频器性能甚至会出现故障,不匹配则出现故障。电机额定电压、电机额定频率在所有应用都必须准确输入,因为即使V/F控制变频器,额定电压和额定频率都影响电机输出电压和频率。对于矢量控制和直接转矩控制需要电机参数更多,电机类型和参数都要正确。当然有人会说我就改几个参数看会怎么样?但是你为什么不让变频器更好的工作呢?电动机是控制对象,我们对它的信息掌握的越多越准确,控制就越准确!

电动机参数对变频器或对电机或节能、带负载能力等方面有影响:

电机参数如果不正确,变频器可能报警出现故障,根本不能工作;

电机参数不正确,可能会电机过载,能耗增加,带载能力也会下降。如电机额定电压为380V,额定频率为87HZ。可是输入变频器参数为电机额定电压为380V,额定频率为50HZ。假设控制采用V/F线性,对于电机是恒转矩负载。那么在20HZ频率时电机需要的电压为87V,而变频器输出则为152V,可以看出变频器输出电压远远高于电机需要的电压,电机一定会过流,因为在所有频率点这个关系都一样,所以根本不能运行。

刘志斌

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发表于:2012-01-15 12:24:54
28楼

“在本期擂台中,我们就来讨论一下变频器的电机参数相关问题。 ”

 

1、楼上的参数,是变频器的频率参数、功能参数等;

2、电机参数,是指电机铭牌上的参数,或者电机设计的相关参数。

刘志斌

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发表于:2012-01-15 12:37:59
29楼

3、电机参数中最基本的应该是,额定频率、电压、转速、电流、极数;

4、辅助电机参数因变频器的设计而异,例如电机接法、定子绕组电阻、空载电流、转动惯量、……

 

刘志斌

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发表于:2012-01-15 12:51:33
30楼

5、电机的额定频率、电压,是变频器输出频率、电压的主要依据;

6、电机额定转速,是计算额定转差、额定转矩,实现转矩控制的依据;

7、电机的额定电流,是变频器系统保护、控制的主要依据;

8、定子绕组阻抗、空载电流是变频器修正输出频率、电压的主要依据;

9、接法,特别是△接法的电机,最怕三次谐波的环流危害,变频器如何改进使之不受其影响;

10、转动惯量,是频率变化剧烈时,必须考虑的参数,特别是伺服电机的变频控制;

……

chenshiji2006

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发表于:2012-01-15 13:09:36
31楼

根据变频器用途调参数

水泵

链轮 带轮传动

风机

V/F曲线都不一样

CSUNXY62

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发表于:2012-01-16 17:17:46
32楼

我没有设置过那么复杂的参数,主要就是一下一些:

频率、额定电压、额定电流、最大频率、最小频率、电机功率、极对数、电机转数、功率因数、转矩提升、负载类型、加速时间、减速时间、输入信号、输出信号、启动方式、控制方式、过载系数等,还有一些其它参数,但没有过自动调谐。

老菜鸟

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发表于:2012-01-23 17:15:30
33楼

本期擂台评奖结果如下:

一等奖(50MP)1名:
 
jona        oycf

二等奖(10MP)5名: 

Smile        lyc19730508

水中鱼        su_plc

今生缘        zwl763824690

zhxl198808        zhxl198808

chenminglei0509        chenminglei0509

 

三等奖(30积分)2名

刘志斌        binzhiliu

CSUNXY62        CSUNXY62


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