工業(yè)自動(dòng)化控制中變頻器的基本構(gòu)造

電機(jī)我們都很熟悉，在生活中處處可見(jiàn)。日常的生產(chǎn)生活中，電動(dòng)機(jī)基本都有所參與。變頻器是一種控制設(shè)備，它可以改變電壓的頻率，同時(shí)還有很好的節(jié)能效果。今天要給大家介紹的是變頻器和電機(jī)之間是怎樣的一種關(guān)系。

變頻器的出現(xiàn)為工業(yè)自動(dòng)化控制、電機(jī)節(jié)能帶來(lái)了革新。工業(yè)生產(chǎn)中幾乎離不開(kāi)變頻器，即使在日常生活中，電梯、變頻空調(diào)也成為不可缺少的部分，變頻器已經(jīng)開(kāi)始滲入到生產(chǎn)、生活的各個(gè)角落。然而，變頻器也帶來(lái)了許多前所未有的困擾，其中損傷電機(jī)就是最典型的現(xiàn)象之一。

很多人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了變頻器對(duì)電機(jī)損傷的現(xiàn)象。例如，某水泵廠，近兩年來(lái)，他的用戶頻繁報(bào)告水泵在保修期內(nèi)發(fā)生損壞的現(xiàn)象。而過(guò)去，這個(gè)水泵廠的產(chǎn)品質(zhì)量十分可靠。經(jīng)過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這些損壞的水泵都是用變頻器驅(qū)動(dòng)的。變頻器對(duì)電機(jī)的損傷包括兩個(gè)方面，定子繞組的損傷和軸承的損傷，如圖1所示。這種損傷一般發(fā)生在幾周至十幾個(gè)月內(nèi)，具體時(shí)間與變頻器的品牌、電機(jī)的品牌、電機(jī)的功率、變頻器的載波頻率、變頻器與電機(jī)之間的電纜長(zhǎng)度、環(huán)境溫度等諸多因素有關(guān)。電機(jī)的早期意外損壞給企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這種損失不僅是電機(jī)維修和更換帶來(lái)的費(fèi)用，更主要的是意外停產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在使用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，必須對(duì)電機(jī)損傷的問(wèn)題有足夠的重視。

要了解工頻電機(jī)在變頻器驅(qū)動(dòng)條件下更容易損壞的機(jī)理，首先了解變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓與工頻電壓有什么區(qū)別。然后再了解這種差別是如何對(duì)電機(jī)產(chǎn)生不良影響的。

變頻器的基本構(gòu)造如圖2所示，包括整流電路與逆變電路兩部分。整流電路為普通二極管與濾波電容構(gòu)成的直流電壓輸出電路，逆變電路將直流電壓變換成脈寬調(diào)制的電壓波形(PWM電壓)。因此，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓波形是脈寬變化的脈沖波形，而不是正弦波電壓波形。用脈沖電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)就是導(dǎo)致電機(jī)容易損壞的根本原因。

不管是小型設(shè)備如手機(jī)、手表，或者中型設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵，亦或者大型設(shè)備火車(chē)、輪船，里面都有電機(jī)的存在，而且還發(fā)揮著很大的作用。在各類(lèi)電機(jī)中，三相電機(jī)是被使用最多的型號(hào)。

看名字就知道，三相電機(jī)需要使用三相電，為了讓電機(jī)順利運(yùn)行，電能的供應(yīng)室必不可少的，雖然產(chǎn)能提高了很多，但電力的浪費(fèi)也是很多的。電機(jī)本身通常沒(méi)辦法自己調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者控制啟動(dòng)電壓，及費(fèi)電又損害電機(jī)。這時(shí)候就需要一個(gè)設(shè)備，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和軟啟動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和保護(hù)的作用，它就是變頻器。簡(jiǎn)單說(shuō)，變頻器就像是電機(jī)的遙控器，而且這個(gè)遙控器具有節(jié)能、保護(hù)、操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

電機(jī)加裝了變頻器后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定了，壽命增加了，故障變少了，帶來(lái)的好處就是節(jié)能、省錢(qián)，非常的好用。

下面介紹一下變頻器的工作原理：

顧名思義，變頻器就是改變電壓的頻率，通常電機(jī)里走的是頻率不變的交流電，不可以調(diào)控。通過(guò)變頻器可以變成頻率和電壓都可以調(diào)控的交流電。

具體的流程就是在電源和電機(jī)中間加裝變頻器，這樣電流就不會(huì)直接進(jìn)入電機(jī)，當(dāng)電流進(jìn)入變頻器之后，整流模塊會(huì)把進(jìn)入的交流電先變成直流電，之后進(jìn)入電容來(lái)調(diào)整電壓，讓其穩(wěn)定。最后再經(jīng)過(guò)逆變器把直流電變回交流電，這時(shí)候的交流電和剛開(kāi)始進(jìn)來(lái)時(shí)就不一樣了，是可控的。這時(shí)候就可以輸出到電機(jī)里了，想要改變電壓頻率達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速目的的話，在從逆變器輸出的時(shí)候就可以調(diào)整了。

變頻器和電機(jī)之間不止是控制關(guān)系，因?yàn)橛辛俗冾l器，電機(jī)工作更穩(wěn)定高效，而且安全節(jié)能，所以說(shuō)變頻器還對(duì)電機(jī)起到促進(jìn)作用。