输出降容的概念
在变频器的规格表中,需要列出变频器的连续输出电流或输出容量,是指变频器在额定的运行条件下,长期稳定运行并使变频器的热状态达到额定的安全值时允许输出给电机的最大连续电流或连续输出容量。在这种额定条件下,变频器到达热稳态后热状态为100%(通常为散热器附近的测温元件所表征的温度归算到标准值,与温度的绝对值或温升没有线性关系,与变频器的规格有关)。
当运行条件突破额定工作条件时,变频器的输出能力将发生变化,也就是说,如果变频器输出额定连续电流或额定容量,变频器自身的温度或者热状态将更快地上升。变频器的稳态的热状态会超过额定值,到达规定的限度后而触发变频器过热保护停机。
什么是变频器的输出降容,影响输出降容的因素有哪些
反过来讲,在运行条件突破额定工作条件时,如果要让变频器不触发停机,变频器的连续输出电流或者输出容量必须有所降低,这种现象称为变频器的降容。引起变频器降容的相关因素称为降容条件。变频器的降容与降容条件之间的函数表达关系称为变频器的降容特性或者降容曲线。
除了变频器存在降容现象外,所有与电能传输或转换的电气设备都存在降容现象。比如软起动器,接触器,开关,电机,电缆,变压器等等。
输出降容的衡量标准
如前所述,迫使变频器输出降容的根本原因是某些因素导致变频器的发热加剧。在变频器中,在靠近主要功率元件(如逆变IGBT,整流二极管或晶闸管,制动单元,或者由功率器件集成的IPM)的散热片中,埋置有测温元件,其测量的变频器的温度值以电信号(如阻值,电压,电流)的形式被输入到变频器的CPU,归算到标准值,用于对变频器热态的监控,称为变频器的热状态。在施耐德变频器的设计理念中,100%表示额定的热状态,即当变频器在额定的运行条件下连续输出电流或容量时,到达稳态后变频器的热状态;118%表示临界的热状态,当达到此值时,变频器报自身过热而停机保护。另外还可以根据应用需要设置某一百分比作为热报警的门槛值,当到达该值时,通过离散量的形式输出给控制系统,采取适当的保护动作。
什么是变频器的输出降容,影响输出降容的因素有哪些
所以降容的衡量标准就是在某一种或多种降容条件下,使变频器的稳定的热状态等于100%,变频器最大的连续输出电流或者输出容量的临界值。
降容条件
能够迫使变频器输出降容的条件有很多。最主要有环境温度、开关频率和海拔高度三项。
1、环境温度
环境温度越高,变频器的基础温度就越高,变频器的热状态就越容易达到或超过临界值。
变频器工作的环境温度不是指气温,也不是室内的温度,而是指最靠近变频器的空间的温度。比如,当变频器安装在机柜内时,指机柜内的温度。
机柜内的温度跟机柜的空间设计和通风条件紧密相关。在变频器的技术手册中,往往规定变频器及其它电气元件的安装方式和空间布局,上下左右的通风空间,以及机柜需要安装的散热风扇的额定流量和位置等等。目的是使变频器的环境温度保持在合理的范围以尽量避免变频器的输出降容。
什么是变频器的输出降容,影响输出降容的因素有哪些
2、开关频率
变频器的逆变单元的发热与开关频率正相关。开关频率又称斩波频率,或者称为载波频率,是影响PWM输出波形质量的最重要的因素。开关频率越高,变频器的输出电压的谐波幅值越小,输出电流越接近于正弦波,转矩输出越平滑,电机噪声越小。
但是开关频率越高意味着IGBT接通和关断越频繁,由此带来的IGBT的损耗和发热越严重,从而引起变频器的输出降容。
什么是变频器的输出降容,影响输出降容的因素有哪些
3、海拔高度
变频器工作位置的海拔高度决定了空气的稀薄程度。海拔越高,空气越稀薄,空气导热系数越低,变频器散热越困难,从而引起输出降容。
什么是变频器的输出降容,影响输出降容的因素有哪些
当然,海拔高度影响的远不止变频器的散热。它直接影响的还有空气的介电能力。当空气稀薄时,介电能力下降,更容易引起爬电、飞弧等,对变频器内的端子、铜排等直接造成威胁。另外,海拔越高的地方,往往昼夜温差越大,容易发生凝露等。所以在变频器的技术手册内,对工作的最高海拔高度有着严格的限制。