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        變頻器的“自調諧”是個什么鬼?不知道這點,可能你的變頻器白買了!

        放大字體  縮小字體 發布日期:2022-05-21  來源:控制工程網  瀏覽次數:24
         變頻器(VFD)使世界各地的應用以更高的效率更好地開展工作,而且通過鍵盤和顯示器,更易于和設備進行交互。這些設備的制造商建議用戶實施自動調諧。
          自動調諧(也稱為自學習、自整定、自測量)可以幫助變頻器通過特定的電機設置控制電機。就像汽車公司不知道將新車的可調節座椅調整到哪個位置一樣,變頻器制造商也猜不出電機信息的最佳默認值。因此,通常將行業標準設置為默認值。
          例如,對于40 HP 480 V 的變頻器制造商可能會根據NEC 表430.250 將電機默認滿載電流設置,并在出廠時將其設置為52A。這可能與新型高效電機不匹配。正確設置電流是獲得最佳性能的開始。執行自動調諧會讓這一過程變得更容易,本文將詳細討論在自動調諧變頻器時,需要做什么以及應該注意哪些方面。
          變頻器與電機的調諧差異
          正如名稱自動調諧所暗示的那樣,任何根據用戶要求自動計算和調節的操作,都可以被稱為自動調諧功能。對于伺服電機放大器(變頻器和感應電機的近親)來說,自動調諧功能更多是將伺服調諧到與其負載相匹配。調諧有助于調節定位和轉速回路的增益。當執行自動調諧時,變頻器的自動調諧通常要求將負載與電機解耦。
        圖1:自動調諧有助于變頻器通過特定的設置來控制電機。
         
          造成這種差異的原因是伺服電機及其放大器總是從同一個制造商處購買。因此,放大器只需要一個簡單的電機代碼就可以知道所連接電機的信息。但現實是,變頻器和電機只是有時由同一個公司生產,更多時候它們來自不同的品牌。由于電機和變頻器之間的這種差異,自動調諧成為將電機信息傳遞到變頻器的橋梁。
          從自動調諧中獲得價值
          在提高變頻器性能上花費的任何時間都是值得的。如果操作得當,正確實施自動調諧的變頻器,將具有更高的效率(相同扭矩下具有更低的電流)和更好的性能(線性化更好,運行更穩定)。
          將電機銘牌上的實際電氣規格提供給變頻器,變頻器就不必使用假設的通用數值,也就不會產生多余的、甚至可能使電機磁場飽和的電機磁通,因此也就不會產生更多的電機轉矩,但可能會產生更多的電機損耗(熱)。需要考慮的另一方面,是執行自動調諧需要多少時間?
          如果可以獲得詳細的電機規格信息,比如說來自電機銘牌的清晰圖片,輸入信息可能只需要90 秒左右,另外需要一分鐘來運行自動調諧。
        圖2:自動調諧意味著任何根據用戶要求進行的自動計算和調節操作。
         
          并不是每個制造商的自動調諧都是一樣的,但他們都有一些共同的調整。假設變頻器會完成所有工作,這是一個錯誤的想法。執行自動調諧例行程序的人員應積極參與進來。當在鍵盤上啟動自動調諧功能時,變頻器用戶需要輸入典型的電機銘牌信息。如果用戶可以直接輸入,其實沒有必要測量或計算滿載電流。一些參數,如轉差頻率和漏感僅在銘牌上提及,最好由變頻器計算。
          一旦用戶輸入了相關的電機信息,變頻器就會提示用戶開始自動調諧過程,在此期間,變頻器會運行并測試電機,計算出銘牌上不容易找到的電機規格。
          自動調諧完成后,大多數變頻器制造商允許用戶查看修改后的參數列表,以便進行前后比較,確認輸入的內容以及測量或計算的內容。常見的調整內容包括:線對線電阻;電機額定電流;電機空載電流;電機額定轉差;節能系數;漏感;飽和補償;電機鐵損;和電機額定功率。
          一些測量值可用于填充單相感應電機電路模型(如圖3 所示)。三相應該也是相同的。例如,通過向定子施加直流電壓,并使用直流電流互感器(DCCT)測量產生的電流,變頻器計算出線對線電阻,在模型中以RS 表示。模型的其余部分可以使用其它技術和測量進行計算,然后外推到三相。這有助于變頻器更好地預測和補償電機上不斷變化的負載,從而更有效地調節電機運行。
        圖3:一些測量值可用來填充單相感應電機電路模型。
         
          自動調諧出錯時該怎么辦? 
          與任何變頻器和電機運行一樣,可能會有故障導致自動調諧跳閘。制造商有一個單獨的故障列表,這些故障可能在自動調諧例行程序運行期間發生。最典型的錯誤發生在自動調諧開始之前。自動調諧期間輸入的任何值,都將根據自動調諧的變頻器規格所允許的值進行檢查,并相互核對。
          如果滿載電流為100A,但輸入的電機規格為40HP,變頻器將觸發故障以停止例行程序。即使數值是合理的,但由于超過了變頻器的額定值,變頻器也會停止自動調諧,并顯示有關數據輸入錯誤的錯誤代碼。
          由于變頻器的自動調諧例行程序是探測電機而不是負載,因此大多數需要旋轉電機進行測量的自動調諧,也需要在調諧期間斷開電機和負載的連接。變頻器可以通過在旋轉過程中的電流值來判斷負載是否已經斷開,而不是完成并接受自動調諧調節而導致的故障。
          不同的變頻器自動調諧類型 
          最有效的變頻器和電機自動調諧程序,要求電機軸在空載時旋轉。當電機轉動自己的軸時,沒有任何實際測量的替代品。然而,并非所有變頻器和電機應用都允許輕松解耦。通過復雜的計算,可以使用不需要電機軸旋轉的自動調諧方法來估計一些電機模型信息。
          這些非旋轉自動調諧有時被稱為固定的自動調諧。這些自動調諧只需輸入很少的信息,幾秒鐘就可以完成。在大多數情況下,此類自動調諧僅測量定子繞組和電機電纜中的固有電阻。
        圖4:通過向定子施加直流電壓并使用直流電流互感器(DCCT)測量產生的電流,變頻器可以計算線路電阻。
         
          這又回到了線對線電阻。這樣一個簡單的自動調諧的優點是,變頻器可以補償由于電壓損失而降低的磁場強度。
          在許多相同的變頻器中,也有專門用于永磁(PM)電機的自動調諧程序。PM 自動調諧程序的某些功能,與感應電機的功能相同。另外,為了正確實施自動調諧永磁電機,還需要測量一些更具體的信息和更廣泛的特性。
        圖5:在自動調諧期間輸入的任何值,都將根據自動調諧的變頻器規格所允許的值進行檢查,并相互對照。
         
          改進變頻器自動調諧的5個要點 
          大多數變頻器自動調諧很簡單,不需要大量的專業知識。然而,仍有一些事項可以改進變頻器的自動調諧。
          1.隨著銅繞組溫度的升高,一些電機特性(特別是電阻)將發生變化。由于電機在正常運行期間會變熱,因此自動調諧應反映該狀態??梢栽趫绦行D自動調諧之前,多次運行自動調諧或讓電機運行一段時間,甚至是空載運行。
        圖6:利用變頻器工具軟件基線,有助于確定性能上的任何差異,并且可以作為未來比較的基準。
         
          2. 因為固定的自動調諧更簡單,所以很容易止步于此。雖然方便,但這是錯誤的。始終堅持使用非耦合旋轉自動調諧。
          3. 自動調諧通??梢栽趹猛耆M裝之前運行。有時,當電機相距僅20 英尺且電機電纜相對較短時,更容易進行全旋轉自動調諧。當應用完全安裝,電機距離變頻器75 英尺,并且已經連接到負載時,可以計算簡單的線對線電阻。此非旋轉電阻調諧不會影響電機測量,但會重新測試并更新由于電機電纜較長而增加的電阻。查看修改后的變頻器設置可以確認新的電阻測量值。
          4. 執行調諧前和調諧后測量也可能有所幫助。嘗試使用變頻器的內置監控顯示器來完成一個包含前后監控值的表格。如果用戶成功地利用出廠默認設置進行自動調諧,則除直流母線電壓外,后調諧中的所有變頻器值都將低于預調諧值,直流母線電壓在穩定狀態下基本保持恒定。
          5. 另外一種比較調節前后性能的方法,是通過免費的趨勢分析軟件,很多制造商都提供這種變頻器工具軟件包。這些基線有助于發現性能上的任何差異,可以作為未來比較的基準。
          若要從變頻器中獲得最大收益,自動調諧是一個很好的最佳實踐。所需的投入通常只是幾分鐘的時間,結果通常物有所值。變頻器的電機模型越精確,電機控制就越有效。(作者:Paul Avery, Yaskawa America Inc.) 
          關鍵概念: 
          ■ 若要從變頻器中獲得最大收益,自動調諧是一個很好的最佳實踐。
          ■ 如果操作得當,正確實施自動調諧的變頻器,將具有更高的效率和更好的性能。
          思考一下: 
          變頻器的自動調諧將面臨哪些挑戰?
         
        關鍵詞: 變頻器
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