01、何谓变频器?
变频器是利用电力半导体器件通断作用,将工频电源转换为另一频率的电能控制装置。它可实现交流异步电机的软起动、变频调速、提升运行精度、改善功率因数,并具备过流、过压、过载等保护功能。
02、PWM与PAM的区别
PWM(脉冲宽度调制)通过调节脉冲列的宽度来控制输出量和波形;PAM(脉冲幅值调制)则是通过改变脉冲的幅度实现调节。两者调制方式不同,适用于不同的功率变换场景。
03、电压型与电流型变频器的区别
变频器主电路分为两类:电压型变频器将电压源直流转换为交流,直流侧滤波元件为电容;电流型变频器则以电流源为输入,直流回路采用电感滤波。
04、为何电压与频率需成比例调节?
电机电磁转矩依赖于电流与磁通的相互作用。若磁通减弱,转矩下降,影响带载能力。根据公式 E=4.44*K*F*N*Φ,频率变化时易导致磁路饱和,引起励磁电流畸变。因此,必须保持V/f比例恒定,维持磁通稳定,避免弱磁或饱和现象。该控制方式常用于风机、泵类节能应用。
05、频率下降时电压降低,电流是否增加?
在恒功率输出条件下,频率下降(低速运行)时电流会增加;但在恒转矩负载下,电流基本保持不变。
06、变频器启动时的电流与转矩特性
使用变频器启动时,频率和电压随电机加速逐步提升,起动电流限制在额定电流的125%~200%以内,远低于工频直接启动时的6~7倍。启动过程平稳,机械冲击小。起动转矩可达额定转矩的70%~120%,具备转矩自动增强功能的机型可实现100%以上起动转矩,支持全负载启动。
07、V/f模式的含义
V/f模式指频率与电压按预设比例同步调节,确保电机磁通恒定。该关系由控制器内部ROM存储的特性曲线决定,用户可通过开关或参数设置选择适合的V/f曲线。
08、按比例调节V/f时,电机转矩的变化
低频运行时,若仅按比例降低电压,由于交流阻抗减小而直流电阻不变,可能导致转矩下降。为此需适当提高低频段输出电压,补偿起动转矩,称为“增强起动”。可通过自动补偿、选择特定V/f模式或调整电位器实现。
09、6Hz以下是否无功率输出?
变频器在6Hz以下仍可输出功率,实际最低输出频率为0.5~3Hz。虽然6Hz左右为推荐最低使用频率(兼顾温升与起动转矩),但在此频率下电机仍能输出额定转矩而不致严重发热。
10、60Hz以上能否维持恒定转矩?
通常不可行。60Hz以上运行时,电压基本不变,呈现恒功率特性。高速运行需注意负载功率随转速立方增长,难以维持相同转矩输出。
11、开环控制的定义
不配备速度反馈装置(PG)的运行方式称为开环控制,通用变频器多采用此模式。配备PG并进行实际转速反馈的称为闭环控制。部分机型支持选件实现PG反馈,另有无传感器闭环控制技术通过数学模型估算转速,形成虚拟闭环。
12、实际转速偏离设定值如何处理?
开环运行时,电机转速会在额定转差率范围内(1%~5%)波动。对调速精度要求高的场合,建议选用带PG反馈的变频器,以提高速度控制精度。
13、带PG电机能否提升速度精度?
可以。配备PG反馈后,速度控制精度显著提升,但最终精度取决于PG自身精度及变频器输出频率的分辨率。
14、失速防止功能的作用
当加减速时间过短,导致变频器输出频率变化快于电机实际响应时,可能引发过电流跳闸,称为“失速”。失速防止功能通过检测电流,动态调节加减速速率,避免过流,保障连续运行。
15、独立设置加减速时间的意义
允许分别设定加减速时间的机型适用于需快速启动、缓慢停止的场景,或对生产节拍有严格要求的小型设备。而对于风机等惯性大、周期长的应用,加减速时间较长,可统一设定。
16、再生制动原理
当变频器降低指令频率时,电机进入异步发电机状态,将机械能转化为电能回馈至变频器,实现电气制动,称为再生制动。
17、能否获得更大制动力?
通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。若需更高制动能力,可加装专用制动单元,使制动力提升至50%~100%。
18、变频器的保护功能分类
变频器保护功能主要分为两类:
- 异常检测后自动修正,如过流失速防止、再生过压失速防止;
- 异常时封锁PWM信号,使电机停机,如过电流切断、再生过压切断、冷却风扇过热、瞬时停电保护等。
19、离合器连接负载时为何触发保护?
离合器接通瞬间,电机从空载突变为高转差率运行,产生大电流冲击,导致变频器过电流保护动作,无法正常启动。
20、大型电机启动导致变频器停机的原因
大容量电机启动时产生较大压降,影响同变压器供电的其他设备。变频器可能因检测到欠压或瞬时停电而触发保护(如IPE),造成停机。
21、变频分辨率及其意义
数字控制变频器的输出频率呈阶梯式调节,最小单位称为变频分辨率,通常为0.015~0.5Hz。分辨率越高,频率调节越精细。例如,0.015Hz分辨率下,4极电机每级转速变化不足1r/min,满足高精度连续控制需求。部分机型给定与输出分辨率不同。
22、变频器安装方向要求
变频器结构设计考虑散热效果,上下通风至关重要。单元型设备应垂直安装(纵向挂墙或盘内立装),确保空气顺畅流通,避免局部过热。
23、能否直接将电机接入固定频率?
极低频率下可行,但若设定频率较高,则接近工频直接启动条件,将产生6~7倍额定电流,触发变频器过流保护,导致无法启动。
24、电机超过60Hz运行注意事项
- 评估机械强度、噪声与振动是否允许;
- 注意电机进入恒功率区,轴功率与转速立方成正比,轻微提速可能导致负载剧增;
- 关注轴承寿命;
- 中大容量尤其是2极电机,60Hz以上运行需与制造商确认。
此外,减速机结构和润滑方式也有限制,油润滑系统在低速连续运行时需注意齿轮损伤,一般齿轮结构建议不超过70~80Hz。
25、能否驱动单相电机或使用单相电源?
一般不可用变频器驱动单相电机。调速开关式单相电机在低速运行时易烧毁辅助绕组;电容起动或运转式可能引发电容爆炸。变频器电源多为三相,但小容量机型支持单相电源输入。
26、变频器自身功耗
变频器功耗与其型号、运行状态和使用频率相关。60Hz以下运行时效率约为94%~96%。内置再生制动功能(如FR-K系列)在制动过程中损耗更大,整体功耗上升,设计操作盘时需特别考虑散热与供电容量。
27、为何不能在6~60Hz全范围连续运行?
普通电机依靠轴上风扇或转子端环叶片进行冷却,低速运行时风量减少,散热能力下降,无法承受高速下的同等发热量。因此需降低低速段负载转矩,或选用更大容量变频器与电机组合,亦可采用专用变频电机。
28、使用带制动器电机的注意事项
制动器励磁电源应取自变频器输入侧。严禁在变频器输出期间启动制动器,否则会导致过电流保护动作。正确操作顺序为:先停止变频器输出,再投入制动器。
29、为何带功率因数补偿电容的电机无法启动?
变频器输出电流会流入并联电容器,产生过大充电电流,引发过流保护(OCT)。解决方法是拆除电机侧电容器,改在变频器输入端加装AC电抗器以改善功率因数。
30、变频器使用寿命
尽管为静止装置,但滤波电容、冷却风扇等属易损件。定期维护情况下,预期寿命可达10年以上。
31、冷却风扇风向及故障影响
小容量机型可能无风扇。有风扇机型风向通常由下向上,安装时上下方不得阻碍进排气,上方避免放置怕热元件。风扇故障时,可通过停转检测或过热保护机制实现安全停机。
32、滤波电容器寿命判断
滤波电容静电容量随时间逐渐衰减。建议定期测量,当容量降至额定值85%时,视为寿命终结,应及时更换。
33、变频器柜体安装注意事项
通常应安装于电气柜内。全封闭柜虽防护性好,但体积大、成本高。优化措施包括:
- 根据实际散热需求设计柜体;
- 采用铝散热片、翅片或冷却剂扩大散热面积。
34、直流电抗器的作用
用于减小输入电流中的高次谐波干扰,同时提高输入侧功率因数。
35、正弦滤波器的功能
允许使用更长的电机电缆,适用于电机电缆较长或变频器与电机间存在中间变压器的系统。
36、给定电位器阻值标准
变频器外接给定电位器的典型阻值范围为1kΩ至10kΩ。
37、变频器干扰方式及应对措施
干扰传播方式
- 辐射干扰
- 传导干扰
抗干扰措施
- 辐射干扰:通过布线优化、屏蔽放射源及敏感线路削弱;
- 传导干扰:在输入输出侧加装滤波器、电抗器或磁环处理。
具体实施方法
- 信号线与动力线垂直交叉或分槽敷设;
- 避免不同金属导线连接;
- 屏蔽层可靠接地,确保全长连续导通;
- 信号电路使用双绞线屏蔽电缆;
- 屏蔽接地点远离变频器,独立接地;
- 磁环绕线法:输入线同向绕4圈,输出线绕3圈,尽量靠近变频器;
- 对受干扰设备采取屏蔽或其他抗干扰手段。
38、提高输送带速度至80Hz时的容量选择
输送带功率与转速成正比。若从50Hz提升至80Hz,功率需求增加60%(80/50=1.6倍),因此变频器与电机容量均需相应放大。
39、PWM与VVC+控制方式差异
VVC+控制基于数学模型实时计算最佳电机励磁,并对负载变化进行补偿。其逆变器开关时序由ASIC芯片上的同步60°PWM技术确定,优化了IGBT开关时机,提升控制精度与效率。
40、为何变频器不能作为变频电源使用?
变频电源由“交流-直流-交流-滤波”构成,输出纯正弦波,可模拟全球任意电网电压频率,适合作为供电电源。而变频器本质为变频调速器,输出为脉冲方波,谐波含量高,电压与频率联动调节,无法独立控制,不符合交流电源标准,仅适用于三相异步电机调速。

