變頻電機是指在標準環(huán)境條件下，以100%額定負載在10%~100%額定速度范圍內連續運行，溫升不會(huì )超過(guò)該電機標定容許值的電機。
隨著(zhù)電力電子技術(shù)及新型半導體器件的迅速發(fā)展 ，交流調速技術(shù)得到不斷的完善和提高 ，逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優(yōu)異的性能價(jià)格比在交流電機上得到廣泛應用。 例如： 鋼廠(chǎng)用于軋鋼的大型電動(dòng)機和中、小型輥道電動(dòng)機、鐵路及城市軌道交通用牽引電機、電梯電機、集裝箱起吊設備用起重電機、水泵和風(fēng)機用電機、壓縮機、家用電器用電機等都相繼使用交流變頻調速電機 ，并取得了良好效果。采用交流變頻調速電機比直流調速電機具有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：
（ 1）調速容易 ，而且節能。
（ 2）交流電機結構簡(jiǎn)單、體積小、慣量小、造價(jià)低、維修容易、耐用。
（ 3）可以擴大容量 ，實(shí)現高轉速和高電壓運行。
（ 4）可以實(shí)現軟啟動(dòng)和快速制動(dòng)。
（ 5）無(wú)火花、防爆、環(huán)境適應能力強。［1］
近年來(lái) ，國際上變頻調速傳動(dòng)裝置以每年 13 %～ 16% 的增長(cháng)率發(fā)展 ，并有逐步取代大部分直流調速傳動(dòng)裝置的趨勢。 由于以恒頻、恒壓電源進(jìn)行工作的普通異步電機應用于變頻調速系統時(shí) ，存在著(zhù)很大的局限性 ，國外發(fā)展了根據使用場(chǎng)合和使用要求而設計的專(zhuān)用的變頻交流電動(dòng)機。例如 ，有低噪音、低振動(dòng)用的電機 ，有提高低速轉矩特性的電機 ，有高速電機 ，有帶測速發(fā)電機的電機以及矢量控制電機等。
變頻電機控制系統的組成和控制原理
異步電動(dòng)機用變頻器傳動(dòng)時(shí)的框圖如下圖所示，整流器將交流電變?yōu)橹绷麟姡讲ɑ芈穼⒅绷麟娖胶猓孀兤鲗⒅绷麟娔孀優(yōu)轭l率可調的交流電。為了電動(dòng)機的調速傳動(dòng)所給出的操作量有電壓、電流、頻率。
主電路方式分為電壓型及電流型兩類(lèi)，控制方式也分為電壓控制及電流控制兩種。這兩種方式，不管主電路方式是電壓型還是電流型都可以適用。
通用變頻器等采用電壓控制方式，與輸出頻率成比例地控制輸出電壓。對于需要快速響應的用途則必須控制輸出電流，可采用電流控制方式。
1、電壓控制 通用變頻器適用電壓型的電壓控制。逆變器控制輸出的電壓和頻率。輸出電壓的大小，可以利用半導體開(kāi)關(guān)的導通率將輸出電壓控制成為正弦波。晶閘管變頻器在整流器側控制輸出電壓，在逆變器側控制頻率。
2、電流控制 對于要求類(lèi)似直流電動(dòng)機快速響應性的應用場(chǎng)合，為了快速控制異步電動(dòng)機的轉矩，適用電流控制。
變頻器控制面板結構如下，面板右側為與變頻電機面板的接口，包含變頻電機的驅動(dòng)接口，左側為與運動(dòng)控制器的接口，包含速度控制信號與正反轉控制接口等。
U，V，W信號為電機的電源線(xiàn)，用于驅動(dòng)變頻電機的運動(dòng)。
DAC，GND，OVCC，EX012，EX013為控制信號，其含義為：
DAC為驅動(dòng)器接受的模擬控制信號，范圍一般為-10V-10V，對應電機的最低轉速和最高轉速。
GND為接地信號。EX012，EX013分別為電機的正轉和反轉信號。
變頻電機轉動(dòng)慣量測量方法
轉動(dòng)慣量是指剛體繞軸轉動(dòng)時(shí)慣性（回轉物體保持其勻速圓周運動(dòng)或靜止的特性）的量度，是衡量電機響應能力和靈活性的指標之一。其量值取決于物體的形狀、質(zhì)量分布及轉軸的位置。可說(shuō)是一個(gè)物體對于旋轉運動(dòng)的慣性。轉動(dòng)慣量在旋轉動(dòng)力學(xué)中的角色相當于線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)中的質(zhì)量，描述角動(dòng)量、角速度、力矩和角加速度等數個(gè)量之間的關(guān)系。
變頻電機轉動(dòng)慣量測定包括懸掛轉子擺動(dòng)法、空載減速法、輔助擺錘法，本文根據相關(guān)電機試驗標準介紹變頻電機這三種轉動(dòng)慣量測試方法的測試內容。
懸掛轉子擺動(dòng)法測定轉動(dòng)慣量
1.單鋼絲法測定轉動(dòng)慣量
采用單鋼絲扭轉擺動(dòng)比較法測定電機轉子的轉動(dòng)慣量。
選擇密度均勻的金屬制成假轉子，假轉子形狀應為簡(jiǎn)單的圓柱體，以便能用式（1）較精確計算出假轉子的轉動(dòng)慣量。假轉子的質(zhì)量應能將所選用的鋼絲拉直且鋼絲不變形。把假轉子可靠地懸掛在長(cháng)度l≥0.5m的鋼絲一端，鋼絲的另一端固定在支架上，鋼絲軸線(xiàn)應與假轉子軸線(xiàn)同心且垂直地面。
將假轉子繞心軸扭轉一個(gè)適當的角度，仔細測量往復擺動(dòng)次數N及所需時(shí)間t（s），求得擺動(dòng)周期平均值T’（T’=N/t）。被試電機轉子在相同的條件下，重復上述試驗，按上方法求得其擺動(dòng)周期的平均值T，按式（2）計算被試電機的轉動(dòng)慣量J。
假轉子的轉動(dòng)慣量J’（kg*㎡）由式（1）計算：
式中：
m——直徑D部分的圓柱體質(zhì)量，單位為千克（kg）；
D——圓柱體直徑，單位為米（m）。
被試電機轉子的轉動(dòng)慣量J（kg*㎡）按式（2）計算：
式中：
T——被試電機轉子的擺動(dòng)周期平均值，單位為秒（s）；
T’——假轉子的擺動(dòng)周期平均值，單位為秒（s）。
2.雙鋼絲法測定轉動(dòng)慣量
用兩根平行的鋼絲將被試電機轉子懸掛起來(lái)，使其轉軸中心線(xiàn)與地面垂直。扭轉轉子使其產(chǎn)生以軸線(xiàn)為中心的擺動(dòng)。距轉軸中心線(xiàn)的扭角應不大于10°。仔細測取若干次擺動(dòng)所需的時(shí)間，求出擺動(dòng)周期的平均值T。轉動(dòng)慣量J（kg*㎡）按式（3）求取：
式中：
l——鋼絲的長(cháng)度，單位為米（m）；
m——被試電機轉子的質(zhì)量，單位為千克（kg）；
g——重力加速度，單位為米每二次方秒（m/2^s）；
a——兩鋼絲之間的距離，單位為米（m）。
空載減速法測定轉動(dòng)慣量
此法用于測定功率為100kW以上上機的轉動(dòng)慣量。
試驗時(shí)，使被試電機的轉速升高并超過(guò)同步轉速，然后，切斷電源或脫開(kāi)驅動(dòng)機械，在1.1倍~0.9倍同步轉速范圍內，測定轉速變化n（r/nin）所需的時(shí)間t（s）。轉動(dòng)慣量J（kg*㎡）按式（4）計算：
輔助擺錘法測定轉動(dòng)慣量
此法用于測定具有滾動(dòng)軸承電機的轉動(dòng)慣量。
將一個(gè)質(zhì)量已知的輔助擺錘用質(zhì)量盡可能小的臂桿固定于被試電機轉軸端面中心上，擺錘臂桿應與軸線(xiàn)成直角。當轉軸上帶有皮帶輪或半個(gè)聯(lián)軸器時(shí)，也可用它們固定擺錘。
試驗時(shí)，擺錘的初始位置與靜止位置的偏移應不大于15°，在開(kāi)始擺動(dòng)后，測量2~3次擺動(dòng)所需的時(shí)間，求出擺動(dòng)周期的平均值。以擺錘通過(guò)靜止位置的瞬間作為測量擺動(dòng)周期的起始點(diǎn)。轉動(dòng)慣量J（kg*㎡）按式（5）計算：
式中：
m——輔助擺錘的質(zhì)量，單位為千克（kg）；
r——輔助擺錘的重心到轉軸中心線(xiàn)的距離，單位為米（m）；
T——輔助擺錘擺動(dòng)周期的平均值，單位為秒（s）。
對功率為10kw~1000kW的電機，選用輔助擺錘時(shí)，應使擺動(dòng)周期3s~8s。為了校核，建議在擺錘質(zhì)量略有不同的情況下重復進(jìn)行測定。
以上內容由西安西瑪電機網(wǎng)絡(luò )部收集整理發(fā)布，僅為傳播更多電機相資訊、電機知識供讀者參考之用，不代表西瑪集團同意或默認以上內容的正確性和有效性。讀者根據本文內容所進(jìn)行的任何商業(yè)行為，西瑪集團不承擔任何連帶責任。如果以上內容不實(shí)或侵犯了您的知識產(chǎn)權，請及時(shí)與我們聯(lián)系，西瑪電機網(wǎng)絡(luò )部將及時(shí)予以修正或刪除相關(guān)信息。
西安西瑪電機集團網(wǎng)站： www.viptest.net |
