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变频器的起动方式对电机的影响

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  • 发布时间:2015/1/15 10:10:20
  • 作者:银河电气

  电动机是一种把电能转换为机械能的设备。我国的电动机用电量占全国发电量的60%-70%,风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3,因此节能效果明显的变频器得到了广泛的应用。众所周知,电机的起动会产生较大冲击的电流(一般为额定电流的5-8倍),而且起动应力较大,使负载设备的使用寿命降低。那么变频器的起动方式对电动机有怎么样的保护呢?

变频器的起动方式分类

  变频器从停机状态开始起动运行通常有以下几种方式:

  (1)从起动频率起动;

  (2)先制动再起动;

  (3)转速跟踪再起动。

变频器的起动方式原理

1从起动频率起动

  即变频器在接到运行指令后,按照预先设定的起动频率和起动频率保持时间起动。该方式适用于一般的负载。

  起动频率是指变频器起动时的初始频率,它不受变频器下限频率的限制;起动频率保持时间是指变频器在起动过程中,在起动频率下保持运行的时间。

 

起动频率和起动时间示意图

  图中fs为起动频率,t1为起动频率保持时间。

  电机在开始起动的时候,并不是从0Hz开始加速,而是从一个特定频率下开始加速。变频器设置起动频率是为了实际需要,因为在电机起动瞬间,有些负载在静止状态下的摩擦力较大,难以从0Hz开始起动,而设置起动频率后会具备一定冲力,这样拖动系统才能够容易动起来。比如:水泵供水系统中,管道中存在一定积水,而水泵的起动难以在水压下以0Hz起动,因此设定起动频率能够让水泵电机在该频率下直接起动;锥形电机如果从0Hz开始加速,将导致定子和转子间的摩擦,没有办法快速建立足够的磁通,使转子和定子间保持一定的气隙等等。值得注意的地方是,起动频率不能过大,否则会造成起动冲击或者过流。

2先制动再起动

  变频器先给电机加载脉冲直流,使电机保持在停止状态,然后再按照设定的起动频率直接起动。一般运用在负载初始状态不确定的场合,如变频停机状态时电机有正转或反转的小惯性负载,而高速运转且惯性大的负载不合适。

 

先制动再起动功能示意图

  在电机起动之前,如果电机的拖动系统转速不为零,而变频器的输出是从0Hz开始逐步上升,那么就在起动的瞬间很容易引起电机的过电流故障。先制动再起动就是事先在电动机定子绕组内通入直流电流来保证电动机在零速的状态下开始起动,这样就能避免这样的事故发生。

  根据先制动再起动的功能示意图可以知道,它主要包含有两个参数:制动量和直流制动时间。制动量表示向定子绕组施加多大的直流电压,而后者则表示直流制动的合理时间。

3转速跟踪再起动

 

转速跟踪再起动功能示意图

  变频器能自动跟踪电动机的转速和方向,对正在旋转的电机实施平滑无冲击起动,因此变频器会有一个比较缓慢的时间来检测电动机的转速和方向。这种起动方式特别适合水泵的工频和变频切换或者重要设备异常停机后的快速恢复。

结语

  从上世纪80年代出现开始,变频器不断更新换代,应用范围不断扩大,控制理论也不断成熟。它不仅仅是节能,而且对电机的启停和电机运行也同样有着不错的保护性能,可以合理应用电机和延长电机寿命。相信在不久的将来,变频器会越来越专用化、系统化、网络化和简单化。