采用變頻器調速,將產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所產(chǎn)生的影響。隨著(zhù)運轉頻率的變化,基波分量、高次諧波分量都在大范圍內變化,很可能引起與電動(dòng)機的各個(gè)部分產(chǎn)生諧振等。
?。?) 噪聲問(wèn)題及對策
用變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機時(shí),由于輸出電壓電流中含有高次諧波分量,氣隙的高次諧波磁通增加,故噪聲增大。電磁噪聲由以下特征:由于變頻器輸出中的低次諧波分量與轉子固有機械頻率諧振,則轉子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機殼軸承架等諧振,在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。
變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機產(chǎn)生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開(kāi)關(guān)頻率有關(guān),尤其在低頻區更為顯著(zhù)。一般采用以下措施平抑和減小噪聲:在變頻器輸出側連接交流電抗器。如果電磁轉矩有余量,可將U/f定小些。采用特殊電動(dòng)機在較低頻的噪聲音量較嚴重時(shí),要檢查與軸系統(含負載)固有頻率的諧振。
?。?) 振動(dòng)問(wèn)題及對策
變頻器工作時(shí),輸出波形中的高次諧波引起的磁場(chǎng)對許多機械部件產(chǎn)生電磁策動(dòng)力,策動(dòng)力的頻率總能與這些機械部件的固有頻率相近或重合,造成電磁原因導致的振動(dòng)。對振動(dòng)影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量,在PAM方式和方波PWM方式時(shí)有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時(shí),低次的諧波分量小,影響變小。
減弱或消除振動(dòng)的方法,可以在變頻器輸出側接入交流電抗器以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時(shí),可改用正弦波PWM方式變頻器,以減小脈動(dòng)轉矩。從電動(dòng)機與負載相連而成的機械系統,為防止振動(dòng),必須使整個(gè)系統不與電動(dòng)機產(chǎn)生的電磁力諧波。
負載匹配及對策
生產(chǎn)機械的種類(lèi)繁多,性能和工藝要求各異,其轉矩特性不同,因此應用變頻器前首先要搞清電動(dòng)機所帶負載的性質(zhì),即負載特性,然后再選擇變頻器和電動(dòng)機。負載有三種類(lèi)型:恒轉矩負載、風(fēng)機泵類(lèi)負載和恒功率負載。不同的負載類(lèi)型,應選不同類(lèi)型的變頻器。
?。?) 恒轉矩負載
恒轉矩負載又分為摩擦類(lèi)負載和位能式負載。
摩擦類(lèi)負載的起動(dòng)轉矩一般要求額定轉矩的150%左右,制動(dòng)轉矩一般要求額定轉矩的100%左右,所以變頻器應選擇具有恒定轉矩特性,而且起動(dòng)和制動(dòng)轉矩都比較大,過(guò)載時(shí)間和過(guò)載能力大的變頻器,如FR-A540系列。
位能負載一般要求大的起動(dòng)轉矩和能量回饋功能,能夠快速實(shí)現正反轉,變頻器應選擇具有四象限運行能力的變頻器,如FR-A241系列。
?。?) 風(fēng)機泵類(lèi)負載
風(fēng)機泵類(lèi)負載是典型的平方轉矩負載,低速下負載非常小,并與轉速平方成正比,通用變頻器與標準電動(dòng)機的組合最合適。這類(lèi)負載對變頻器的性能要求不高,只要求經(jīng)濟性和可靠性,所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可,如FR-A540(L)。如果將變頻器輸出頻率提高到工頻以上時(shí),功率急劇增加,有時(shí)超過(guò)電動(dòng)機變頻器的容量,導致電動(dòng)機過(guò)熱或不能運轉,故對這類(lèi)負載轉矩,不要輕易將頻率提高到工頻以上。
?。?) 恒功率負載
恒功率負載指轉矩與轉速成反比,但功率保持恒定的負載,如卷取機、機床等。對恒功率特性的負載配用變頻器時(shí),應注意的問(wèn)題:在工頻以上頻率范圍內變頻器輸出電壓為定值控制,,所以電動(dòng)機產(chǎn)生的轉矩為恒功率特性,使用標準電動(dòng)機與通用變頻器的組合沒(méi)有問(wèn)題。而在工頻以下頻率范圍內為U/f定值控制,電動(dòng)機產(chǎn)生的轉矩與負載轉矩又相反傾向,標準電動(dòng)機與通用變頻器的組合難以適應,因此要專(zhuān)門(mén)設計。
發(fā)熱問(wèn)題及對策
變頻器發(fā)熱是由于內部的損耗而產(chǎn)生的,以主電路為主,約占98%,控制電路占2%。為保證變頻器正??煽窟\行,必須對變頻器進(jìn)行散熱。主要方法有:
?。?) 采用風(fēng)扇散熱:變頻器的內裝風(fēng)扇可將變頻器箱體內部散熱帶走。
?。?) 環(huán)境溫度:變頻器是電子裝置,內含電子元件機電解電容等,所以溫度對其壽命影響較大。通用變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求-10℃~+50℃,如果能降低變頻器運行溫度,就延長(cháng)了變頻器的使用壽命,性能也穩定。