变频器的工作原理及作用

发布时间：2022-08-05 10:31
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2515

　　变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。本文Ameya360电子元器件采购网将介绍变频器的作用以及工作原理，期望能对各位读者有比较大的参阅价值。

变频器的工作原理及作用

　　变频器的工作原理

　　变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

　　主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的平波回路。

　　变频器作用

　　1、变频器的节能作用

　　变频器最大的一个优点就是节能，最明显的行业就是风机水泵行业的应用。因风机水泵的消耗功率与转速的立方成正比，所以当外界用风/水量不高时，使用变频将转速降低则节能效果明显。其他行业的节能原理大概如此，均是通过在不需要全速运行时调低电机转速来实现节能。

　　2、变频器的软启动作用

　　当电机通过工频直接气启动的时候，会产生7到8倍的电机额定电流，电流的加大增加了电机绕组的电应力并且产生了热量，从而降低了变频器的使用寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(也可适当加转矩提升)。

　　3、变频器控制系统简单化的作用

　　变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。运行速度可以根据需要随时进行调节，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。

　　4、变频器减少机械磨损和损耗的作用

　　而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。在变频调速中停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以选择(减速停车、自由停车、减速停车+直流制动)，它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠寿命也会相应增加，同时提高系统稳定性。

　　5、变频器可调的转矩极限作用

　　通过变频调速后能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精度都能达到3%～5%左右。在工频状态下电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。


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　　随着工业自动化的发展，变频器作为一种重要的电力控制设备，在各个领域得到了广泛应用。然而，变频器在工作过程中可能会引起干扰问题，对其他电子设备和系统产生不良影响。今天AMEYA360电子元器件采购网将介绍变频器干扰的原因、常见的干扰类型，并提供一些消除变频器干扰的方法。　　1. 变频器干扰的原因　　1.1 电磁干扰　　变频器作为一个高功率电子设备，其工作过程中会产生较强的电磁辐射。这些电磁辐射包括高频噪声、谐波和尖脉冲等。当电磁辐射与其他电子设备或系统相互作用时，可能会引起电磁干扰。例如，变频器的电磁辐射可能会干扰无线通信设备、计算机系统、测量仪器等，导致它们的正常工作受到影响。　　1.2 电源干扰　　变频器需要从电网获取供电，但电网本身存在着电压和电流的波动、谐波等问题。这些电源干扰可能会通过变频器进一步传播，对其他设备产生干扰。例如，电压波动可能导致其他设备的不稳定工作，而电流谐波可能引起电网负载不平衡和损坏。　　1.3 地线干扰　　由于变频器系统中存在较大的功率变化，其电源和地线之间的电位差也会发生变化。这种变化可能会导致地线上产生高频噪声和电位差，从而影响与地线连接的其他设备。地线干扰通常表现为噪音、杂散信号或电流回路的故障。　　1.4 信号线干扰　　变频器系统中的控制信号线和传感器信号线可能受到来自变频器本身的电磁辐射或电源干扰的影响。这可能导致信号传输的错误或失真，从而影响系统的控制和监测功能。特别是在需要高精度控制和测量的应用中，信号线干扰可能会对系统性能产生严重影响。　　2. 变频器干扰的消除方法　　2.1 滤波器的使用　　滤波器是消除变频器干扰的一种常见方法。根据干扰类型不同，可以选择合适的滤波器对电磁辐射、电源干扰、地线干扰和信号线干扰进行滤波处理。例如，EMC滤波器可用于减少电磁辐射，电源滤波器可用于抑制电源干扰，地线滤波器可用于消除地线干扰，信号线滤波器可用于去除信号线干扰。通过合理选择和使用滤波器，可以有效降低变频器产生的干扰。　　2.2 硬件隔离和屏蔽　　硬件隔离和屏蔽是另一种常用的消除变频器干扰的方法。通过在变频器系统中采取隔离和屏蔽措施，可以将干扰源与其他设备隔离开来，减少干扰的传播和影响范围。例如，可以使用金属屏蔽盒或金属壳体对变频器进行包裹，阻止电磁辐射的泄漏。此外，还可以采用绝缘技术，建立地线和信号线的隔离，以避免地线干扰和信号线干扰的传导。　　2.3 接地和综合布线　　正确的接地和综合布线也是消除变频器干扰的重要因素。良好的接地系统可以有效地将干扰电流引入地面，减少其对其他设备的影响。同时，合理的布线设计可以降低电磁辐射、电源干扰和信号线干扰。例如，使用星型接地方式，将所有设备的地线连接到一个共同的地点，确保地位一致。此外，在布线过程中应注意信号线和电源线的分离，避免相互干扰。　　2.4 EMI滤波和屏蔽材料　　EMI（电磁干扰）滤波器和屏蔽材料也是消除变频器干扰的有效手段。EMI滤波器可以通过降低高频噪声和谐波，减少电磁辐射的强度。屏蔽材料可以用于包裹变频器设备或敏感设备，阻挡电磁辐射的传播。这些滤波器和屏蔽材料可以在关键位置安装，以最大程度地减少干扰的影响。　　2.5 固定电源和补偿装置　　电源稳定性对于减少变频器干扰至关重要。固定电源可以提供稳定的电压和电流输出，减少电源干扰对其他设备的影响。此外，补偿装置可以用于抵消电源中的谐波成分，确保电网负载平衡和电源的稳定性。通过使用固定电源和补偿装置，可以减少电源干扰引起的问题。　　变频器干扰对于其他电子设备和系统的正常工作产生不良影响。然而，通过合适的方法和措施，可以有效地消除变频器干扰。在消除变频器干扰时，可以采用滤波器、硬件隔离和屏蔽、接地和综合布线、EMI滤波和屏蔽材料以及固定电源和补偿装置等方法。这些方法的选择和应用需要根据具体情况进行，以确保系统的稳定性和可靠性。
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