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一、變頻器工作原理及技術規範
1、變頻器原理介紹
變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控製裝置。低壓變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控製的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控製4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。通過變頻器可以自由調節電機的速度。如圖1為變頻器內的控製電路框圖。  圖1 變頻器內的控製電路框圖
2、變頻器技術規範
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控製 |
控製方法 |
空間電壓矢量控製方式 |
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頻率設定分辯率 |
數字 : 0.01 Hz (100 Hz以下), 0.1 Hz ( 100 Hz以上)
模擬 : 0.05 Hz / 50 Hz, 輸出頻率範圍:0 – 300 Hz |
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頻率精度 |
數字 : 最大輸出頻率的0.01 %
模擬 : 最大輸出頻率的0.1 % |
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V/F 比率 |
線性, 平方根, 任意 V/F |
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過載能力 |
額定電流150 % -1 分鍾, 額定電流200% - 0.5 秒。(特性與時間成反比) |
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轉矩補償 |
手動轉矩補償 (0 - 20 %), 自動轉矩補償 |
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運行 |
輸入信號 |
運行方式 |
鍵盤/ 端子 /RS485 通訊 |
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頻率設定 |
模擬 : 0 - 10V / 4 - 20 mA /, 子板的另外端口(0 - 10V/4 - 20 mA)
數字 : 鍵盤/RS485 通訊 |
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啟動信號 |
正轉,反轉 |
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多段速度 |
至多可以設定8個速度 (使用多功能端子) |
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加減速時間 |
0-6000秒，加減速時間可切換
加減速方式:線性, S型 |
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緊急停止 |
中斷變頻器的輸出 |
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寸動 |
慢速運行 |
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自動運行 |
通過設定的參數自動運行(7段速度) |
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故障複位 |
當保護功能處於有效狀態時，可以自動複位故障狀態。 |
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輸出信號 |
運行狀態 |
頻率檢測等級，過載報警，過電壓，欠電壓，變頻器過熱， 運行，停止，恒速，自動程序運行 |
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故障輸出 |
觸點輸出 – 交流250V 1A, 直流30V 1A |
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模擬輸出 |
從輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，直流電壓中選擇
(輸出電壓: 0 - 10V) |
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運行功能 |
直流製動，頻率限製，跳頻，滑差補償，反轉保護，PID 控製等 |
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保護功能 |
變頻器保護 |
過電壓，欠電壓， 過電流， 保險絲斷，接地故障， 變頻器過熱， 電機過熱， 缺相，過載保護，外部故障1,2， 通訊錯誤，速度指令丟失， 硬件故障， 選件錯誤等。 |
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變頻器報警 |
堵轉防護，過載報警， 溫度傳感器故障。 |
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瞬間掉電 |
小於15 毫秒：連續運行
大於15 毫秒：允許自動重新啟動 |
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顯示 |
鍵盤 |
運行信息 |
輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，設定頻率，運行速度，直流電壓 |
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錯誤信息 |
當故障保護時的運行狀態， 保存有3個故障曆史信息。 |
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環境 |
環境溫度 |
-10 ℃ ～ 40 ℃ |
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儲存溫度 |
-20 ℃ ～ 65 ℃ |
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環境濕度 |
最大90 % RH .(不結露) |
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高度/振動 |
1,000 m 以下，5.9m/秒²(=0.6g)以下 |
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應用地點 |
無腐蝕氣體、易燃氣體、油霧或粉塵及其它 |
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冷卻方式 |
強製風冷 |
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二、節能分析
變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關係： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關係：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。如下圖示為壓力H-流量Q曲線特性圖:風機、泵類在管路特性曲線R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機、泵類所需的功率正比於H1與Q1的乘積，即正比於AH1OQ1的麵積。由於工藝要求需減小流量到Q2，實際上通過增加管網管阻，使風機、泵類的工作點移到R2上的B點，壓力增大到H2，這時風機、泵類所需的功率正比於H2與Q2的乘積，即正比於BH2OQ2的麵積。顯然風機、泵
類所需的功率增大了。這種調節方式控製雖然簡單、但功率消耗大，不利於節能，是以高運行成本換取簡單控製方式。  n1-代表電機在額定轉速運行時的特性；
n2-代表電機降速運行在n2轉速時的特性；
R1-代表風機、泵類管路阻力最小時的阻力特性；
R2-代表風機、泵類管路阻力增大到某一數組時的阻力特性。
若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速後風機所需的功率正比於H3與Q2的乘積，即正比於CH3OQ2的麵積，由圖可見功率的減少是明顯的。對於風機、泵類設備采用變頻調速後的節能效果，通常采用以下兩種方式進行計算：若采用變頻調速，風機轉速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調速後風機所需的功率正比於H3與Q2的乘積，即正比於CH3OQ2的麵積，由圖可見功率的減少是明顯的。
節能效果計算
尾礦循環水泵110KW，額定電流199A，實際運行電流160A。 對於風機、泵類設備采用變頻調速後的節能效果，根據風機平方轉矩負載關係式：P / P0=（n / n0）3計算，變頻控製在46HZ，則節電率1-（46 / 50）3=22.1%。
三、改造前設備工況
（1）電氣控製直接起動，啟動時電流對電網衝擊大，需要的電源（電網）容量大，功率因素較低；（2）起動時機械衝擊大,設備使用壽命低；（3）電氣保護特性差，當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備等。采用變頻器可實現大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓衝擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網的容量要求和無功損耗。
四、變頻改造方案
變頻櫃具有工/bianpinqiehuangongneng，dianjiyouxiangyingbianpinqiqudong，zaibianpinqichuxianguzhangshikexuanzegongpinqidong，yibaozhengshengchandelianxuxing。bianpinqicaiyonghengyakongzhi，baochigongshuiguandaodeyalihengding。bianpinguikongzhidianqituruxia： 
五、總結
實shi踐jian證zheng明ming，變bian頻pin改gai造zao具ju有you顯xian著zhu的de節jie電dian效xiao果guo，是shi一yi種zhong理li想xiang的de調tiao速su控kong製zhi方fang式shi。既ji提ti高gao了le設she備bei效xiao率lv，又you滿man足zu了le生sheng產chan工gong藝yi要yao求qiu，並bing且qie還hai大da大da減jian少shao了le設she備bei維wei護hu、維wei修xiu費fei用yong，另ling外wai當dang采cai用yong變bian頻pin調tiao速su時shi，由you於yu變bian頻pin裝zhuang置zhi內nei的de直zhi流liu電dian抗kang器qi能neng很hen好hao的de改gai善shan功gong率lv因yin數shu，也ye可ke以yi為wei電dian網wang節jie約yue容rong量liang。直zhi接jie和he間jian接jie經jing濟ji效xiao益yi十shi分fen明ming顯xian。
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