施耐德电气-变频器简介
本视频的主要内容是与大家一起探讨——什么是变频器？变频器为什么能调速？为什么要用变频器； 什么是变频器？ 变频器是将恒压恒频的交流电转换为变压变频的交流电的装置，以满足交流电动机变频调速的需要； 施耐德变频器种类丰富，可以覆盖客户的各种应用需求，为客户提供丰富的配置选择。 变频器为什么能调速？ 在说变频器调速之前，我们先来看看电动机： 三相鼠笼型异步电机的定子铁芯上嵌有对称的三相绕组，每个绕组在空间上相差120°电角度，绕组可以星型连接也可以三角形连接，鼠笼电机的转子上有均匀分布的导条（一般是铜条或者铝条），两端分别用铜环把它们联接成一个整体，形成一个短路的绕组，因为形状像松鼠笼子，所以叫鼠笼型。 当三相电流通入对称定子三相绕组时，必然会产生一个转速一定的旋转磁场。这时候转子上的导条被这种旋转磁场切割，转子导条上产生感应电动势，并产生电流，转子电流与磁场相互作用，产生电磁转矩，于是转子就跟随着旋转磁场旋转。 当三相电流随时间变化经过一个周期T，旋转磁场在空间上相应的转过360°，即电流变化一次，旋转磁场转过一转儿。 因此，如果电机极对数是1，电流每秒变化f1次（f1就是电源频率），那么旋转磁场每秒转过f1转。所以定子上的旋转磁场转速（也称同步转速）n0=f1/p，其中F1为电源的频率，P为绕组磁场的极对数。因为我们习惯用r/min来表示电机转速，所以经过单位换算后，同步转速=60f1/p 在一般情况下，异步电动机的在电动状态下，转速不能达到旋转磁场的同步转速n0，总是略小于n0,这是由于异步电动机转子导条上之所以能受到电磁转矩，关键在于导条与旋转磁场之间存在一种相对运动从而发生电磁感应作用，如果异步电动机的转子转速达到同步转速n0，则旋转磁场与转子导条之间不再有相对运动，因而不可能在导条内产生感应电动势，也就不会产生电磁转矩来拖动机械负载。 因此，异步电动机的转速n总是略小于旋转磁场转速n0，它是跟随旋转磁场，与“旋转磁场”异步转动，异步电动机由此而命名。 同步转速n0与电机转速n之间的差值，我们称之为转差，这个转差与同步转速n0之间的比值我们称之为转差率s，用百分比的形式表示根据这个公式，就可以推导出异步电动机的转速公式n=60f1除以p 再乘上1-s根据这个公式，通过改变供电电源频率f1就可以改变异步电动机转速，这就是变频调速，是三相异步电动机最主要的调速方式。 变频可以调速，那么变频器是怎样一个结构来实现变频呢？ 通常使用的变频器是交直交结构的，这种结构的简单示意图(见视频)，它是把交流通过整流桥整流成为直流，然后再按照PWM的原理通过逆变桥IGBT转换为需要的可变频变压的交流给电机，从而实现无级调速。 通常变频器的整流采用二极管全波整流，整流后的直流电存储在滤波电容里，直流电压一般是进线电压的根号2倍，有的变频器还内置直流电抗器和制动晶体管（例如：施耐德ATV900系列），制动电阻一般是外部选件。逆变部分一般是由6个IGBT和6个二极管组成，最终输出到电机。 变频器将直流逆变为交流，采用的最普遍的就是PWM脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。 这种方式保持逆变器的工作频率不变，即载波频率不变，而通过改变 IGBT 的导通时间或截止时间来改变占空比，这样就可以获得一列列幅值相等，脉宽不同的波形。这个幅值就是变频器的直流母线电压。设想将正弦波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等。变频器控制IGBT输出矩形脉冲波形，等幅不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化，实现等效正弦波，最终实现变压变频。 可以看到，变频器的输出波形并非正弦波，只是面积等效正弦波，所以变频器的输出端只能接电机，不能当成电源接其它用电设备。 为什么要用变频器？ 前面说了变频器就是变频的装置，所以变频调速是它基本的用途，在需要变频调速的场合就可以考虑变频器；另外，变频器在风机泵类负载的应用中节能效果明显，一般可以达到20%~30%，甚至更高。它还可以减少传动环节的应力，减少电机的电流冲击，提高机械与电机的使用寿命。另外变频器还集成了丰富的应用功能、通讯接口，实现自动化与信息化的融合，助力智能制造。
2021-03-15
