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文檔簡介
1、近年來,隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展,交流傳動與控制技術成為目前發(fā)展最為迅速的技術之一,電氣傳動技術面臨著一場歷史革命,即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機數(shù)字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調(diào)速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能,高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。什么是變頻器?變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。1、電壓源型與電流源型高壓變頻器的區(qū)別。變頻器的主電路大體上
2、可分為兩類:電壓源型和電流源型。電壓源型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波元件是電容;電流源型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波元件是電感。2、為什么變頻器的輸出電壓與頻率成比例的改變?異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內(nèi)流過的電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那么磁通就過大,磁回路飽和,電機電流增大,嚴重時將燒毀電機。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時控制變頻器的輸出電壓,使電動機的磁通保持一定,避免磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這就是VVVF的定義。這里的電壓指的是電機的線電壓或者相電壓的有效值。3、電動機使用工頻電源驅動時
3、,電壓下降則電流增加;對于變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降,那么電流是否增加?頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。4、采用變頻器運轉時,電機的起動電流、起動轉矩怎樣?采用變頻器運轉,隨著電機的加速相應提高頻率和電壓,起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機種不同,為125%200%)。用工頻電源直接起動時,起動電流為67倍,因此,將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.21.5倍,起動轉矩為70%120%額定轉矩;對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器,起動轉矩為100%以上,可以帶全負
4、載起動。5、V/f模式是什么意思?頻率下降時電壓V也成比例下降,這個問題已在回答4說明。保持V/f比恒定控制是異步電機變頻調(diào)速的最基本的控制方式,它在控制電機的電源頻率變化的同時控制變頻器輸出的電壓,并使二者之比V/f為恒定,從而使電機的磁通保持恒定。在電機額定運行情況下,電機的定子電阻和漏抗的電壓降比較小,電機的端電壓和電機的感應電勢近似相等。V/f比恒定控制存在的主要問題是低速性能較差。其原因一是低速時異步電機定子電阻電壓降所占比例變大,已不能忽略,不能再認為定子電壓和電機感應電勢近似相等,仍按V/f比一定控制已不能保持電機磁通恒定。電機磁通的減小必然造成電機的電磁轉矩減小;另外變頻器功率
5、器件的死區(qū)時間也是影響電機低速性能的重要原因,死區(qū)時間造成電壓下降同時還會引起轉矩脈動,在一定條件下還會引起轉速、電流的振蕩。V/f比恒定控制常用于通用變頻器上。這類變頻器主要用于風機、水泵的調(diào)速功能,以及對調(diào)速范圍要求不高的場合。V/f比恒定控制的突出優(yōu)點是可以進行電機的開環(huán)速度控制。6、按比例地改V和f時,電機的轉矩如何變化?頻率下降時完全成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而電阻不變,將造成在低速下產(chǎn)生的轉矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定的起動轉矩,這種補償稱增強起動??梢圆捎酶鞣N方法實現(xiàn),有自動進行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。
6、7、所謂開環(huán)是什么意思?給所使用的電機裝設速度傳感器,將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的,稱為“閉環(huán)”,不用速度傳感器運轉的就叫作“開環(huán)”,通用變頻器多為開環(huán)方式。8、高壓變頻器自身的保護功能輸出過載、輸出過流、電網(wǎng)過電壓、電網(wǎng)欠電壓、電網(wǎng)失電、直流母線過電壓、直流母線欠電壓、變壓器過熱、缺相、控制電源掉電、驅動故障、功率器件過熱、散熱風機故障、外部給定掉線、接地故障、光纖故障等等。9、PWM和PAM的不同點是什么?PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫,按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文Pulse Amplit
7、ude Modulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫,是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。變頻器的使用學習心得我這個小學徒剛剛開始接觸變頻器,知識是一窮二白,最近在網(wǎng)站上看了一些文章,其中有個網(wǎng)站上有個網(wǎng)絡期刊變頻器世界,個人感覺比較好,其中有個專題叫做變頻調(diào)速講座的,講的很是通俗易懂(我不是電氣專業(yè)的)。接下來寫寫最基本的體會,可能很膚淺,貽笑大方了,呵呵!關于變頻器的應用場合,主要應用于高速場合的三相異步電動機,作用包括:安全快速的起停電機,調(diào)節(jié)電機轉速。變頻器可以通過變頻器的控制面板控制,也可以通過plc控制(這也是我愿來很想了解卻不知如何下手的,其實很簡單
8、,只需用開關觸點把變頻器的相應端子和公共端(COM)之間聯(lián)接起來,即可進行相應的操作了。因為所接受的是外部開關的信號,稱為開關量輸入。在電機工頻啟動過程中,在接通電源瞬間,同步轉速高達1500r/min,轉子繞組與旋轉磁場的相對速度很高,故轉子電動勢和電流很高,從而定子電流很大,可達額定電流的(47)倍,從機械特性上看,則在整個起動過程中,動態(tài)轉矩TJ很大,故起動時間越短,起動過程中的機械沖擊越大;采用變頻調(diào)速后,可通過降低起動時的頻率來減小起動電流。降速過程中,正常運行時,電動機的實際轉速總是低于同步轉速的,設為1440r/min。這時,轉子繞組反方向(與旋轉磁場方向相反)切割旋轉磁場,轉子
9、電流和轉子繞組所受電磁力的方向與磁場的旋轉方向相同的,從而帶動轉子旋轉。在頻率剛下降的瞬間,由于慣性原因,轉子的轉速仍為1440r/min,但旋轉磁場的轉速卻已經(jīng)下降了。從而,轉子繞組變成為正方向切割旋轉磁場了,從而轉子電動勢和電流等都與原來相反,電動機變成了發(fā)電機,處于再生制動狀態(tài),從能量平衡的觀點看,則降速過程是拖動系統(tǒng)釋放動能的過程,所釋放的動能轉換成了再生電能。電動機在再生狀態(tài)下發(fā)出的電能,經(jīng)逆變管旁邊的反并聯(lián)二極管VD7VD12全波整流后,反饋至直流電路,使直流電壓上升,稱為泵升電壓。如果直流電壓過高,將會損壞整流和逆變模塊。因此,當直流電壓升高到一定限值時,必須使跳閘。采用變頻器后
10、,也可通過設置減速時間來減小電壓峰值,防止損害電機。停機方式主要有:減速停機:即按照用戶預置的降速時間減速并停機;自由制動:變頻器的逆變管封鎖,沒有任何輸出,使電動機處于切斷電源后的自由制動狀態(tài);減速停機加直流制動:即先按照降速時間減速到一定頻率,然后進行直流制動并停機。負載改變時:1) 變動負載中U/f比的設定對于轉矩變化較大的負載,在采用V/F控制方式時,正確地設定U/f比是十分重要的。毫無疑問,人們首先關心的是:低頻時電動機能否帶得動最重的負載?因而容易把U/f比設定得較大。然而,圖2-27所示的曲線表明,如U/f比過大,則空載時容易跳閘。因此,調(diào)試時,U/f比宜由小逐漸加大,每加大一檔
11、,觀察能否帶得動重負載?及至能帶動時,還應反過來觀察空載時會不會跳閘?一直到在低頻運行時,既能帶得動重負載,又不會空載跳閘時為止。2) 二次方律負載的U/f比設定二次方律負載在低速時,負載的阻轉矩甚小,如果變頻器的U/f比由于某種原因而設定得較大時,有可能因此而跳閘。因此,應將U/f比設定得盡量地小,以利于節(jié)能。 (5) 準確預置U/f比舉例1) 風機風機屬于二次方律負載,在低轉速(頻率較低)運行時,負載的阻轉矩很小。即使不進行補償,負載轉矩也比電動機的有效轉矩小得多。針對這類負載,變頻器專門設置了若干根“負補償線”;2) 帶式輸送機帶式輸送機屬于恒轉矩負載。輸送煤碳或石料的傳輸帶,在運行過程
12、中,其負載輕重雖略有變化,但總體上說,可以認為,負載的阻轉矩是基本不變的;(1) 轉差補償?shù)哪康挠僧惒诫妱訖C的自然機械特性可知,當負載的阻轉矩從輕載(TLTM0)增大到額定值(TLTMN)的過程中,拖動系統(tǒng)的轉速是有所下降的。轉差補償?shù)哪康?,是使拖動系統(tǒng)的轉速基本不變(nM2n02),從而得到較硬的機械特性。(2) 轉差補償?shù)姆椒ó斬撦d增加,轉速下降時,通過適當提高變頻器的輸出頻率,使電動機因轉差而降低了的轉速得到補償。例如,當負載轉矩為TLN(TMN)時,通過預置“轉差補償”,適當提高變頻器的輸出頻率,使電動機的同步轉速從n02上升至n02,而拖動系統(tǒng)的工作點則從Q2上升至Q2。使拖動系統(tǒng)的
13、轉速與原來給定的同步轉速n02基本相。巧妙進行變頻器的選擇方法通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個方面。其總的原則是首先保證可靠地實現(xiàn)工藝要求,再盡可能節(jié)省資金。根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類型:普通功能型U/f控制變頻器、具有轉矩控制功能的高性能型U/f控制變頻器(也稱無跳閘變頻器)和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇要根據(jù)負載的要求進行。對于風機、泵類等平方轉矩,低速下負載轉矩較小,通??蛇x擇普通功能型的變頻器。對于恒轉矩類負載或有較高靜態(tài)轉速精度要求的機械采用具有轉矩控制功能的高功能型變頻器則是比較理想的。因為這種變頻器低速轉矩大,靜態(tài)機械特性硬度大,不怕負載沖
14、擊,具有挖土機特性。日本富士公司的FRENIC5000G7/P7、G9/P9、三肯公司的SAMCO-L系列屬于此類。也有采用普通功能型變頻器的例子。為了實現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉矩調(diào)速,常采用加大變頻器容量的辦法。對于要求精度高、動態(tài)性能好、響應快的生產(chǎn)機械(如造紙機械、軋鋼機等),應采用矢量控制高功能型通用變頻器。安川公司的VS-616G5系列、西門子公司的6SET系列變頻器屬于此類。大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述:額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項,變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標準電動機給出,或隨變頻器輸出電壓而降低,都很難確切表達變頻器的能力。選擇變頻器時,只有變頻器的額定電
15、流是一個反映半導體變頻裝置負載能力的關鍵量。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是,確定變頻器容量前應仔細了解設備的工藝情況及電動機參數(shù),例如潛水電泵、繞線轉子電動機的額定電流要大于普通籠形異步電動機額定電流,冶金工業(yè)常用的輯道用電動機不僅額定電流大很多,同時它允許短時處于堵轉工作狀態(tài),且轆道傳動大多是多電動機傳動。應保證在無故障狀態(tài)下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。變頻器應用隨筆運行方式:有的變頻器不能直接用面板控制起/停,須將控制端子的正轉或反轉連通,即先用端子確定其電機轉向,再用面板控制起/停.變頻器驅動變極電機時,按高速接法連接,然后調(diào)速運行.
16、用較低速度運行的,也可按中速接法.對于三相角接220V的小功率電機,換用變頻器時,可將電機接成星形,則直接可用380V的變頻器驅動了.其輸出功率不變.比采用降低變頻器輸出電壓的方式,優(yōu)越得多.在電源容量數(shù)倍于變頻器容量時,會使輸入電流的諧波成分增大.整流二極管及電容的損耗增大易損壞,須加裝輸入電抗器.在輸入側加裝電抗器,能提高功率因數(shù),減輕三相電流不平衡的影響,且對防雷擊有一定的效果.加裝輸出電抗器,可改善電流波形,降低電機運行噪聲.節(jié)電效果有所提高.現(xiàn)場儀表有干擾時,調(diào)低變頻器的載波頻率,應能改善或消除.大功率電機的載波頻率要適度調(diào)低.起動困難時,除轉短提升起動曲線的調(diào)整外,可降低載波頻率試
17、之.對運轉慣性大而又對停車時間有要求的,須加裝制動(剎車)單元和制動電阻.參數(shù)上應調(diào)為減速停車.驅動潛水泵電機時,因其額定電流較一般電動機大,需選用功率大一檔的變頻器.變頻器單機用做恒壓供水控制時,可采用減速停機方式,類似于軟停機,以避免水錘效應的產(chǎn)生.但一拖幾或工頻旁路時,停機方式應為自由停車.否則在運行中切換,由電機繞組產(chǎn)生的反電勢易使接觸器跳火,沖擊變頻器的逆變模塊.對轉矩提升參數(shù)的設置,應試驗和慎重為之.調(diào)整過高時,即低頻率時電機端電機過高,使電機繞組過勵產(chǎn)生磁飽合現(xiàn)象,使轉矩大為減小,電機發(fā)出嗡嗡聲,但不能轉動,測量輸出電流大幅度增加,易跳OC故障.遇有此類狀況,將轉矩提升的參數(shù)變小
18、,往往能解決.須更改參數(shù)時,但修改不了,可能已進行了參數(shù)保護的設置或因某種原因,限制了該功能的設置,可設置相關參數(shù)取消參數(shù)保護,也可直接進行參數(shù)初始化操作.對粉塵較嚴重的使用場所,需督促使用方,定期清掃和吹塵,并采取一定的防塵措施.對小功率變頻器(1kW以下)接線時應注意,最好先看一下銘牌的電壓級別標注,為220V或380V.如為220V的,電源輸入往往也是三個端子:R,S,T,應接入一根火線和一根零線.誤接入三相380V時,上電即會損壞變頻器.不少用戶吃過這個虧. 希望變頻器廠家,在端子上能注明.變頻器的電源引入,一般用一只空氣斷路器即可.當接入接觸器時,只用作保護時跳閘.不可用此接觸器的通
19、斷來進行起/停操作,應用端子或面板來控制.當用接觸器的通斷來進行起/停操作時,造成變頻器內(nèi)的儲能電容反復充放電,會縮短電容器的壽命和對整流模塊造成沖擊.信號屏蔽線,采取一端接地的方式,兩端接地會導致環(huán)流的產(chǎn)生,引入干擾.易落雷地區(qū),須在變頻器的進線附近,安裝避雷器, 并就近可靠接地,以預防雷擊的發(fā)生.變頻器均是按四極電機的額定電流設計的,應用于極數(shù)較增多的電動機時,因電機的額定電流較大,須加大變頻器的功率容量.由于變頻器的輸出線路中,有高頻泄露電流,故電機外殼或控制柜外殼有麻手現(xiàn)象,須將此兩者可靠接地.不能用普通帶漏電保護的斷路器做為電源開關.必須加裝漏電保護開關的,須加裝變頻器專用的.或用隔
20、離變壓器來進行電源隔離,以避免漏電開關的跳閘.另外,降低載波頻率,也能有效減小漏電流值.變頻器的電源引入,要采用空氣斷路器,不應采用熔斷器,當一相熔斷器熔斷或接觸不良時,易造成缺相運行,對變頻器和電動機均不利.測量變頻器的輸入電流,很少有達到較高平衡度的,因整流器件的參數(shù)差異或導線線徑的差異,會造成較大的輸入電流的差異,根據(jù)經(jīng)驗,不平衡度在30%以內(nèi),甚至稍大一點,可認為正常.使用工頻電源電動機能工作,但用變頻器后,卻頻繁跳閘,如OC故障.這是電機繞組的絕緣已存在薄弱環(huán)節(jié),但在工頻正弦交流電壓下,尚未進入絕緣擊穿狀態(tài).變頻器的輸出電流雖近似于正弦波,但其輸出電壓波形為幾十kHz的高頻脈沖列,將
21、引發(fā)較高的感生尖脈沖電壓,使電機繞組易發(fā)生匝間短路或處于半擊穿狀態(tài),產(chǎn)生瞬態(tài)故障電流的幅值,引起故障停機.控制系統(tǒng)中變頻與工頻切換注意事項變頻-工頻切換時,出現(xiàn)變頻炸機,出現(xiàn)空開跳閘,由此出現(xiàn)了各種解釋,使變頻-工頻切換成為一個是忽難以逾越的門檻。例如,有人說“必須保證變頻器輸出的相序和工頻相序一致,這樣才有可能切入”等等。如果變頻器輸出的相序和工頻真的相序一致時,變頻-工頻切換時變頻照樣炸機、空開照樣跳閘。顯然原因絕不是因為什么相序、相位等。我告訴你一個簡單的方法,你用電壓表測量變頻器輸出端與工頻相線間的電壓,不管你怎么調(diào)整變頻器輸出的相序、相位或其它,測量結果都是工頻380V線電壓。變頻器
22、輸出端與工頻相線間的電壓是工頻380V線電壓,你能直接進行變頻-工頻切換嗎?直接切換能不炸機、跳閘嗎?所以變頻-工頻切換的技術秘訣就是變頻器的輸出端與工頻不能短接,只要保證變頻器的輸出端與工頻不會短接,那你的方法一定能保證切換成功。怎么保證變頻器的輸出端與工頻不短接呢?方法很簡單,你用一個接觸器1斷開變頻器輸出與電動機的連接,再用一個接觸器2接通工頻與電動機,用接觸器1的常閉觸點去接通接觸器2的電磁線圈,即接觸器1和接觸器2一定要互鎖。這樣就保證了變頻器的輸出端與工頻不可能短接,你的切換就再也不會炸機、跳閘了。操作注意事項: 1、要切換工頻的電機,停車方式設定為自由停車,切忌不能軟停車; PL
23、C資料網(wǎng)2、從變頻器輸出端切斷電機的接觸器,其控制停止按鈕與變頻器停車按鈕為同一復合按鈕,即按停車時,變頻器停車隨之接觸器線圈斷電切斷電機與變頻器的連接;3、從變頻器輸出端切斷電機的接觸器,其控制啟動按鈕與變頻器啟動按鈕聯(lián)鎖,即啟動接觸器接通電機后,變頻方可啟動;4、電動機接入工頻的接觸器,其線圈控制回路由變頻器輸出端切斷電機的接觸器的常閉觸點控制,保證變頻器輸出端切斷電機后接入工頻;5、如果切換過程迅速準確,即電機脫離電源慣性運行的時間越短,轉速下降越少,越不存在“沖擊”,既電機在額定電流下切換;6、這里要注意電動機接入工頻的相序要保證電機切換后轉向一致!7、工頻到電機應設一隔離斷路器; “
24、切換400KW的電機,高壓側都跳閘”1、看來大家對大功率電機切換工頻存在疑慮;2、這里擔心電機慣性運動期間發(fā)電,大可不必,但是什么原因造成跳閘?3、有兩個問題值得考慮,一個是大電機脫離電源后,繞組由于分布電容還存在靜電電壓,切換時出現(xiàn)操作過電壓;4、另一個就是,電機還沒有完全脫離變頻器(例如電弧還沒有熄滅),工頻過早完成切換,形成工頻短路;5、解決的辦法是,首先讓變頻自由停車,電機再脫離變頻器,然后再切換到工頻,就可以排出以上原因造成的切換跳閘;6、一定要控制好時間差!變頻與工頻的切換,用PLC控制切換過程時,切換的秘訣是變頻自由停車到切除電機要有0.1秒的延時,由電機從變頻切除到工頻接通要有
25、0.20.4秒的延時,整個過程最多0.5秒完成;變頻器參數(shù)在實際應用中的調(diào)試一 加減速時間加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間,減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。通常用頻率設定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設定的上升率以防止過電流,減速時則限制下降率以防止過電壓。加速時間設定要求:將加速電流限制在變頻器過電流容量以下,不使過流失速而引起變頻器跳閘;減速時間設定要點是:防止平滑電路電壓過大,不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據(jù)負載計算出來,但在調(diào)試中常采取按負載和經(jīng)驗先設定較長加減速時間,通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警;然后將加減
26、速設定時間逐漸縮短,以運轉中不發(fā)生報警為原則,重復操作幾次,便可確定出最佳加減速時間。二 轉矩提升又叫轉矩補償,是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉矩降低,而把低頻率范圍f/V增大的方法。設定為自動時,可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉矩,使電動機加速順利進行。如采用手動補償時,根據(jù)負載特性,尤其是負載的起動特性,通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉矩負載,如選擇不當會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高,而浪費電能的現(xiàn)象,甚至還會出現(xiàn)電動機帶負載起動時電流大,而轉速上不去的現(xiàn)象。三 電子熱過載保護本功能為保護電動機過熱而設置,它是變頻器內(nèi)CPU根據(jù)運轉電流值和頻率計算出電動機的溫升,從而進行過熱保
27、護。本功能只適用于“一拖一”場合,而在“一拖多”時,則應在各臺電動機上加裝熱繼電器。電子熱保護設定值(%)=電動機額定電流(A)/變頻器額定輸出電流(A)>×100%。四 頻率限制即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設定信號源出故障,而引起輸出頻率的過高或過低,以防損壞設備的一種保護功能。在應用中按實際情況設定即可。此功能還可作限速使用,如有的皮帶輸送機,由于輸送物料不太多,為減少機械和皮帶的磨損,可采用變頻器驅動,并將變頻器上限頻率設定為某一頻率值,這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。五 偏置頻率有的又叫偏差頻率或頻率偏差設定。其
28、用途是當頻率由外部模擬信號(電壓或電流)進行設定時,可用此功能調(diào)整頻率設定信號最低時輸出頻率的高低,如圖1。有的變頻器當頻率設定信號為0%時,偏差值可作用在0fmax范圍內(nèi),有的變頻器(如明電舍、三墾)還可對偏置極性進行設定。如在調(diào)試中當頻率設定信號為0%時,變頻器輸出頻率不為0Hz,而為xHz,則此時將偏置頻率設定為負的xHz即可使變頻器輸出頻率為0Hz。六 頻率設定信號增益此功能僅在用外部模擬信號設定頻率時才有效。它是用來彌補外部設定信號電壓與變頻器內(nèi)電壓(+10v)的不一致問題;同時方便模擬設定信號電壓的選擇,設定時,當模擬輸入信號為最大時(如10v、5v或20mA),求出可輸出f/V圖
29、形的頻率百分數(shù)并以此為參數(shù)進行設定即可;如外部設定信號為05v時,若變頻器輸出頻率為050Hz,則將增益信號設定為200%即可。七 轉矩限制可分為驅動轉矩限制和制動轉矩限制兩種。它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值,經(jīng)CPU進行轉矩計算,其可對加減速和恒速運行時的沖擊負載恢復特性有顯著改善。轉矩限制功能可實現(xiàn)自動加速和減速控制。假設加減速時間小于負載慣量時間時,也能保證電動機按照轉矩設定值自動加速和減速。驅動轉矩功能提供了強大的起動轉矩,在穩(wěn)態(tài)運轉時,轉矩功能將控制電動機轉差,而將電動機轉矩限制在最大設定值內(nèi),當負載轉矩突然增大時,甚至在加速時間設定過短時,也不會引起變頻器跳閘。在加速時間設定過短時
30、,電動機轉矩也不會超過最大設定值。驅動轉矩大對起動有利,以設置為80100%較妥。制動轉矩設定數(shù)值越小,其制動力越大,適合急加減速的場合,如制動轉矩設定數(shù)值設置過大會出現(xiàn)過壓報警現(xiàn)象。如制動轉矩設定為0%,可使加到主電容器的再生總量接近于0,從而使電動機在減速時,不使用制動電阻也能減速至停轉而不會跳閘。但在有的負載上,如制動轉矩設定為0%時,減速時會出現(xiàn)短暫空轉現(xiàn)象,造成變頻器反復起動,電流大幅度波動,嚴重時會使變頻器跳閘,應引起注意。八 加減速模式選擇又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有線性、非線性和S三種曲線,通常大多選擇線性曲線;非線性曲線適用于變轉矩負載,如風機等;S曲線適用于恒轉矩負載,
31、其加減速變化較為緩慢。設定時可根據(jù)負載轉矩特性,選擇相應曲線,但也有例外,筆者在調(diào)試一臺鍋爐引風機的變頻器時,先將加減速曲線選擇非線性曲線,一起動運轉變頻器就跳閘,調(diào)整改變許多參數(shù)無效果,后改為S曲線后就正常了。究其原因是:起動前引風機由于煙道煙氣流動而自行轉動,且反轉而成為負向負載,這樣選取了S曲線,使剛起動時的頻率上升速度較慢,從而避免了變頻器跳閘的發(fā)生,當然這是針對沒有起動直流制動功能的變頻器所采用的方法。九 轉矩矢量控制矢量控制是基于理論上認為:異步電動機與直流電動機具有相同的轉矩產(chǎn)生機理。矢量控制方式就是將定子電流分解成規(guī)定的磁場電流和轉矩電流,分別進行控制,同時將兩者合成后的定子電
32、流輸出給電動機。因此,從原理上可得到與直流電動機相同的控制性能。采用轉矩矢量控制功能,電動機在各種運行條件下都能輸出最大轉矩,尤其是電動機在低速運行區(qū)域。現(xiàn)在的變頻器幾乎都采用無反饋矢量控制,由于變頻器能根據(jù)負載電流大小和相位進行轉差補償,使電動機具有很硬的力學特性,對于多數(shù)場合已能滿足要求,不需在變頻器的外部設置速度反饋電路。這一功能的設定,可根據(jù)實際情況在有效和無效中選擇一項即可。與之有關的功能是轉差補償控制,其作用是為補償由負載波動而引起的速度偏差,可加上對應于負載電流的轉差頻率。這一功能主要用于定位控制。十 節(jié)能控制風機、水泵都屬于減轉矩負載,即隨著轉速的下降,負載轉矩與轉速的平方成比
33、例減小,而具有節(jié)能控制功能的變頻器設計有專用V/f模式,這種模式可改善電動機和變頻器的效率,其可根據(jù)負載電流自動降低變頻器輸出電壓,從而達到節(jié)能目的,可根據(jù)具體情況設置為有效或無效。要說明的是,九、十這兩個參數(shù)是很先進的,但有一些用戶在設備改造中,根本無法啟用這兩個參數(shù),即啟用后變頻器跳閘頻繁,停用后一切正常。究其原因有:(1)原用電動機參數(shù)與變頻器要求配用的電動機參數(shù)相差太大。(2)對設定參數(shù)功能了解不夠,如節(jié)能控制功能只能用于V/f控制方式中,不能用于矢量控制方式中。(3)啟用了矢量控制方式,但沒有進行電動機參數(shù)的手動設定和自動讀取工作,或讀取方法不當。變頻器的控制電路及幾種常見故障分析1
34、 引言 隨著變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中日益廣泛的應用,了解變頻器的結構,主要器件的電氣特性和一些常用參數(shù)的作用,及其常見故障越來越顯示出其重要性。2 變頻器控制電路給異步電動機供電 (電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號的回路,稱為控制電路,如圖1所示??刂齐娐酚梢韵码娐方M成:頻率、電壓的運算電路、主電路的電壓、電流檢測電路、電動機的速度檢測電路、將運算電路的控制信號進行放大的驅動電路,以及逆變器和電動機的保護電路。在圖 1點劃線內(nèi),無速度檢測電路為開環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測電路,即增加速度指令,可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環(huán)控制。1)運算電路將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電
35、流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。2)電壓、電流檢測電路 與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。3)驅動電路為驅動主電路器件的電路,它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。4)I/0輸入輸出電路為了變頻器更好人機交互,變頻器具有多種輸入信號的輸入 (比如運行、多段速度運行等)信號,還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護動作驅動等)信號。5)速度檢測電路以裝在異步電動軸機上的速度檢測器 (TG、PLG等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。6)保護電路檢測主電路的電壓、電流等,當發(fā)生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞,使
36、逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。逆變器控制電路中的保護電路,可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種,保護功能如下(1) 逆變器保護 瞬時過電流保護由于逆變電流負載側短路等,流過逆變器器件的電流達到異常值 (超過容許值)時,瞬時停止逆變器運轉,切斷電流。變流器的輸出電流達到異常值,也同樣停止逆變器運轉。 過載保護 逆變器輸出電流超過額定值,且持續(xù)流通達規(guī)定的時間以上,為了防止逆變器器件、電線等損壞要停止運轉。恰當?shù)谋Wo需要反時限特性,采用熱繼電器或者電子熱保護 (使用電子電路)。過載是由于負載的GD2(慣性)過大或因負載過大使電動機堵轉而產(chǎn)生。 再生過電壓保護 采用逆變器是電動機快速減速時,由于
37、再生功率直流電路電壓將升高,有時超過容許值??梢圆扇⊥V鼓孀兤鬟\轉或停止快速減速的方法,防止過電壓。 瞬時停電保護 對于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時停電,控制電路工作正常。但瞬時停電如果達數(shù) 10ms以上時,通常不僅控制電路誤動作,主電路也不能供電,所以檢出后使逆變器停止運轉。 接地過電流保護逆變器負載接地時,為了保護逆變器有時要有接地過電流保護功能。但為了確保人身安全,需要裝設漏電斷路器。 冷卻風機異常 有冷卻風機的裝置,當風機異常時裝置內(nèi)溫度將上升,因此采用風機熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器,檢出異常后停止逆變器。在溫度上升很小對運轉無妨礙的場合,可以省略。(2) 異步電機的保護過載保護過載檢出裝置與
38、逆變器保護共用,但考慮低速運轉的過熱時,在異步電動機內(nèi)埋入溫度檢出器,或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護來檢出過熱。動作頻繁時,可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。超額 (超速)保護 逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規(guī)定值時,停止逆變器運轉。(3)其它保護 防止失速過電流急加速時,如果異步電動跟蹤遲緩,則過電流保護電路動作,運轉就不能繼續(xù)進行 (失速)。所以,在負載電流減小之前要進行控制,抑制頻率上升或使頻率下降。對于恒速運轉中的過電流,有時也進行同樣的控制。 防止失速再生過電壓減速時產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升,為了防止再生過電壓電路保護動作,在直流電壓下降之前要進
39、行控制,抑制頻率下降,防止不能運轉 (失速)。3 變頻器控制回路的抗干擾措施 由于主回路的非線性 (進行開關動作),變頻器本身就是諧波干擾源,而其周邊控制回路卻是小能量、弱信號回路,極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾,造成變頻器自身和周邊設備無法正常的工作。因此,變頻器在安裝使用時,必須對控制回路采取抗干擾措施。1) 變頻器的基本控制回路 同外部進行信號交流的基本回路有模擬與數(shù)字兩種: 420mA電流信號回路(模擬);15V/05V電壓信號回路(模擬)。 開關信號回路,變頻器的開停指令、正反轉指令等 (數(shù)字)。 外部控制指令信號通過上述基本回路導入變頻器,同時干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢,以控制電纜
40、為媒體入侵變頻器。 2)干擾的基本類型及抗干擾措施。 靜電耦合干擾:指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合,在電纜中產(chǎn)生的電勢。 措施:加大與干擾源電纜的距離,達到導體直徑 40倍以上時,干擾程度就不大明顯。 在兩電纜間設置屏蔽導體,再將屏蔽導體接地。 靜電感應干擾:指周圍電氣回路產(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應出的電勢。干擾的大小取決干擾源電纜產(chǎn)生的磁通大小,控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾源電纜與控制電纜間的相對角度。 措施:一般將控制電纜與主回路電纜或其它動力電纜分離鋪設,分離距離通常在 30cm以上(最低為10cm),分離困難時,將控制電纜穿過鐵管鋪設。將控制導體絞合,絞合間距越小,鋪設的路線越短
41、,抗干擾效果越好。 電波干擾:指控制電纜成為天線,由外來電波在電纜中產(chǎn)生電勢。 措施:同 1和2所述。必要時將變頻器放入鐵箱內(nèi)進行電波屏蔽,屏蔽用的鐵箱要接地。 接觸不良干擾:指變頻器控制電纜的電接點及繼電器觸點接觸不良,電阻發(fā)生變化在電纜中產(chǎn)生的干擾。 措施:對繼電器觸點接觸不良,采用并聯(lián)觸點或鍍金觸點繼電器或選用密封式繼電器。對電纜連接點應定期做擰緊加固處理。 電源線傳導干擾:指各種電氣設備從同一電源系統(tǒng)獲得供電時,由其它設備在電源系統(tǒng)直接產(chǎn)生電勢。 措施:變頻器的控制電源由另外系統(tǒng)供電,在控制電源的輸入側裝設線路濾波器;裝設絕緣變壓器,且屏蔽接地。 接地干擾:指機體接地和信號接地。對于弱
42、電壓電流回路及任何不合理的接地均可誘發(fā)的各種意想不到的干擾,比如設置兩個以上接地點,接地處會產(chǎn)生電位差,產(chǎn)生干擾。 措施:速度給定的控制電纜取 1點接地,接地線不作為信號的通路使用。電纜的接地在變頻器側進行,使用專設的接地端子,不與其它接地端子共用,并盡量減少接地端子引接點的電阻,一般不大于100d。 3)其它注意事項 裝有變頻器的控制柜,應盡量遠離大容量變壓器和電動機。其控制電纜線路也應避開這些漏磁通大的設備。 弱電壓電流控制電纜不要接近易產(chǎn)生電弧的斷路器和接觸器。 控制電纜建議采用 1.25mm×2或2mm×2屏蔽絞合絕緣電纜。 屏蔽電纜的屏蔽要連續(xù)到電纜導體同樣長。電
43、纜在端子箱中連接時,屏蔽端子要互相連接。 4 變頻器常見故障分析 1)變頻器充電起動電路故障 通用變頻器一般為電壓型變頻器,采用交直交工作方式,即是輸入為交流電源,交流電壓三相整流橋整流后變?yōu)橹绷麟妷?,然后直流電壓?jīng)三相橋式逆變電路變換為調(diào)壓調(diào)頻的三相交流電輸出到負載。當變頻器剛上電時,由于直流側的平波電容容量非常大,充電電流很大,通常采用一個起動電阻來限制充電電流,常見的變頻起動兩種電路,如圖 1所示。充電完成后,控制電路通過繼電器的觸點或晶閘管將電阻短路,起動電路故障一般表現(xiàn)為起動電阻燒壞,變頻器報警顯示為直流母線電壓故障,一般設計者在設計變頻器的起動電路時,為了減少變頻器的體積選擇起動電
44、阻,都選擇小一些,電阻值在1050,功率為1050W。 當變頻器的交流輸入電源頻繁通時,或者旁路接觸器的觸點接觸不良時,以及旁路晶閘管的導通阻值變大時,都會導致起動電阻燒壞。如遇此情況,可購買同規(guī)格的電阻換之,同時必須找出引出電阻燒壞的原因。如果故障是由輸入側電源頻率開合引起的,必須消除這種現(xiàn)象才能將變頻器投入使用;如果故障是由旁路繼電器觸點或旁路晶閘管引起,則必須更換這些器件。2)變頻器無故障顯示,但不能高速運行 我廠一臺變頻器狀態(tài)正常,但調(diào)不到高速運行,經(jīng)檢查,變頻器并無故障,參數(shù)設置正確,調(diào)速輸入信號正常,上電運行時測試出現(xiàn)變頻器直流母線電壓只有 450V左右,正常值為580600V,再
45、測輸入側,發(fā)現(xiàn)缺了一相,故障原因是輸入側的一個空氣開關的一相接觸不良造成的,為什么變頻器輸入缺相不報警仍能在低頻段工作呢?實際上變頻器缺一相輸入時,是可以工作的,多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400V,即是當直流母線電壓降至400V以下時,變頻器才報告直流母線低電壓故障。當兩相輸入時,直流母線電壓為380*1.2452V>400V。當變頻器不運行時,由于平波電容的作用,直流電壓也可達到正常值,新型的變頻器都是采用PWM控制技術,調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成,所以在低頻段輸入缺相仍可以正常工作,但因為輸入電壓低輸出電壓低,造成異步電機轉矩低,頻率上不去。3)變頻器顯示過流出現(xiàn)這種故障顯示時,首先
46、檢查加速時間參數(shù)是否太短,力矩提升參數(shù)是否太大,然后檢查負載是否太重。如果無這些現(xiàn)象,可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點,復位后運行,看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象,如果出現(xiàn)的話,很可能是 1PM模塊出現(xiàn)故障,因為1PM模塊內(nèi)含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能,而這些故障信號都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到微控器的,微控器接收到故障信息后,一方面封鎖脈沖輸出,另一方面將故障信息顯示在面板上,一般更換1PM模塊。4)變頻器顯示過壓故障變頻器出現(xiàn)過壓故障,一般是雷雨天氣,由于雷電串入變頻器的電源中,使變頻器直流側的電壓檢測器動作而跳閘,在這種情況下,通常只須斷開變頻器電
47、源 1min左右,再合上電源,即可復位;另一種情況是變頻器驅動大慣性負載,就出現(xiàn)過壓現(xiàn)象,因為這種情況下,變頻器的減速停止屬于再生制動,在停止過程中,變頻器的輸出頻率按線性下降,而負載電機的頻率高于變頻器的輸出頻率,負載電機處于發(fā)電狀態(tài),機械能轉化為電能,并被變頻器直流側的平波電容吸收,當這種能量足夠大時,就會產(chǎn)生所謂的“泵升現(xiàn)象”,變頻器直流側的電壓會超過直流母線的最大電壓而跳閘,對于這種故障,一是將減速時間參數(shù)設置長些或增大制動電阻或增加制動單元;二是將變頻器的停止方式設置為自由停車。5)電機發(fā)熱,變頻器顯示過載 對于已經(jīng)投入運行的變頻器如果出現(xiàn)這種故障,就必須檢查負載的狀況;對于新安裝的
48、變頻器如果出現(xiàn)這種故障,很可能是 V/F曲線設置不當或電機參數(shù)設置有問題,如一臺新裝變頻器,其驅動的是一臺變頻電機,電機額定參數(shù)為220V/50Hz,而變頻器出廠時設置為380V/50Hz,由于安裝人員沒有正確設定變頻器的V/F參數(shù),導致電機運行一段時間后轉子出現(xiàn)磁飽和,致使電機轉速降低,發(fā)熱而過載。所以在新變頻器使用以前,必須設置好該參數(shù),另外使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時,沒有正確的設置負載電機的額定電壓、電流、容量等參數(shù),也會導致電機熱過載,還有一種情形是設置的變頻器載波率過高時,也會導致電機發(fā)熱過載,最后一種情形是電氣設計者設計變頻器常常在低頻段工作,而沒有考慮到在低頻段工作的
49、電機散熱變差的問題,致使電機工作一段時間后發(fā)熱過載,對于這種,需加裝散熱裝置。5 結束語 采用變頻器作為異步電動機驅動器,盡管采用先進工藝和器件制造出來的新的可靠性非常高,但是如果使用不當或偶然事件也會發(fā)生造成變頻器的損壞。要想在生產(chǎn)過程中,使用好變頻器,熟悉變頻器的結構原理,了解常見故障,對技術人員尤為重要。變頻器的實際應用有七大誤區(qū)誤區(qū)1、使用變頻器都能節(jié)電一些文獻宣稱變頻調(diào)速器是節(jié)電控制產(chǎn)品,給人的感覺是只要使用變頻調(diào)速器都能節(jié)電。實際上,變頻調(diào)速器之所以能夠節(jié)電,是因為其能對電動機進行調(diào)速。如果說變頻調(diào)速器是節(jié)電控制產(chǎn)品的話,那么所有的調(diào)速設備也都可以說是節(jié)電控制產(chǎn)品。變頻調(diào)速器只不過
50、比其它調(diào)速設備效率和功率因數(shù)略高罷了。變頻調(diào)速器能否實現(xiàn)節(jié)電,是由其負載的調(diào)速特性決定的。對于離心風機、離心水泵這類負載,轉矩與轉速的平方成正比,功率與轉速的立方成正比。只要原來采用閥門控制流量,且不是滿負荷工作,改為調(diào)速運行,均能實現(xiàn)節(jié)電。當轉速下降為原來的80%時,功率只有原來的51.2%??梢?,變頻調(diào)速器在這類負載中的應用,節(jié)電效果最為明顯。對于羅茨風機這類負載,轉矩與轉速的大小無關,即恒轉矩負載。若原來采用放風閥放走多余風量的方法調(diào)節(jié)風量,改為調(diào)速運行,也能實現(xiàn)節(jié)電。當轉速下降為原來的80%時,功率為原來的80%。比在離心風機、離心水泵中的應用節(jié)電效果要小得多。對于恒功率負載,功率與轉
51、速的大小無關。水泥廠恒功率負載,如配料皮帶秤,在設定流量一定的條件下,當料層厚時,皮帶速度減慢;當料層薄時,皮帶速度加快。變頻調(diào)速器在這類負載中的應用,不能節(jié)電。與直流調(diào)速系統(tǒng)比較,直流電動機比交流電動機效率高、功率因數(shù)高,數(shù)字直流調(diào)速器與變頻調(diào)速器效率不相上下,甚至數(shù)字直流調(diào)速器比變頻調(diào)速器效率略高。所以,宣稱使用交流異步電動機和變頻調(diào)速器比使用直流電動機和直流調(diào)速器要節(jié)電,理論和實踐證明,這是不正確的。誤區(qū)2、變頻器的容量選擇以電動機額定功率為依據(jù)相對于電動機來說,變頻調(diào)速器的價格較貴,因此在保證安全可靠運行的前提下,合理地降低變頻調(diào)速器的容量就顯得十分有意義。變頻調(diào)速器的功率指的是它適用
52、的4極交流異步電動機的功率。由于同容量電動機,其極數(shù)不同,電動機額定電流不同。隨著電動機極數(shù)的增多,電動機額定電流增大。變頻調(diào)速器的容量選擇不能以電動機額定功率為依據(jù)。同時,對于原來未采用變頻器的改造項目,變頻調(diào)速器的容量選擇也不能以電動機額定電流為依據(jù)。這是因為,電動機的容量選擇要考慮最大負荷、富裕系數(shù)、電動機規(guī)格等因素,往往富裕量較大,工業(yè)用電動機常常在50%60%額定負荷下運行。若以電動機額定電流為依據(jù)來選擇變頻調(diào)速器的容量,留有富裕量太大,造成經(jīng)濟上的浪費,而可靠性并沒有因此得到提高。對于鼠籠式電動機,變頻調(diào)速器的容量選擇應以變頻器的額定電流大于或等于電動機的最大正常工作電流1.1倍為
53、原則,這樣可以最大限度地節(jié)約資金。對于重載起動、高溫環(huán)境、繞線式電動機、同步電動機等條件下,變頻調(diào)速器的容量應適當加大。對于一開始就采用變頻器的設計中,變頻器容量的選擇以電動機額定電流為依據(jù)無可厚非。這是因為此時變頻器容量不能以實際運行情況來選擇。當然,為了減少投資,在有些場合,也可先不確定變頻器的容量,等設備實際運轉一段時間后,再根據(jù)實際電流進行選擇。內(nèi)蒙古某水泥公司24m×13m水泥磨二級粉磨系統(tǒng)中,有1臺國產(chǎn)N1500型OSepa高效選粉機,配用電動機型號為Y2315M4型,電動機功率為132kW,卻選用FRN160P9S4E型變頻器,這種變頻器適用于4極、功率為160kW電動
54、機。投入運行后,最大工作頻率48Hz,電流只有180A,不到電動機額定電流的70%,電動機本身已有相當?shù)母辉A?。而變頻器選用規(guī)格又比拖動電動機大1個等級,造成不應有的浪費,可靠性不會因此而提高。安徽巢湖水泥廠3號石灰石破碎機,其喂料系統(tǒng)采用1500×12000板式喂料機,拖動電動機選用Y225M4型交流電動機,電動機額定功率45kW,額定電流為84.6A。在進行變頻調(diào)速改造前,通過測試發(fā)現(xiàn),板式喂料機拖動電動機正常運行時,三相平均電流僅30A,只有電動機額定電流的35.5%。為了節(jié)省投資,選用ACS60100603型變頻器,該變頻器額定輸出電流為76A,適用于4極、功率為37kW電動
55、機,取得了較好的使用效果。這2個例子一反一正說明了,對于原來未采用變頻器的改造項目,變頻器的容量以實際工況為依據(jù)來選擇可大幅度減少投資。誤區(qū)3、用視在功率計算無功補償節(jié)能收益用視在功率計算無功補償節(jié)能效果。如文獻1原系統(tǒng)風機工頻滿載工作時,電動機運行電流為289A,采用變頻調(diào)速時,50Hz滿載運行時的功率因數(shù)約為0.99,電流是257A,這是由于變頻器內(nèi)部濾波電容產(chǎn)生改善功率因數(shù)的作用。節(jié)能計算如下:S=UI=×380×(289257)=21kVA因此該文認為其節(jié)能效果約為單機容量的11%左右。實際分析:S即表示視在功率,即電壓與電流的乘積,電壓相同時,視在功率節(jié)約百分比與
56、電流節(jié)約百分比是一回事。在有電抗的電路中,視在功率只是反映了配電系統(tǒng)的允許最大輸出能力,而不能反映電動機實際消耗的功率。電動機實際消耗的功率只能用有功功率表示。在該例中,雖用實際電流計算,但計算的是視在功率,而不是有功功率。我們知道,電動機實際消耗的功率是由風機及其負載決定的。功率因數(shù)的提高并沒有改變風機的負載,也沒有提高風機的效率,風機實際消耗的功率沒有減少。功率因數(shù)提高后,電動機運行狀態(tài)也沒有改變,電動機定子電流并沒有減少,電動機消耗的有功功率和無功功率都沒有改變。功率因數(shù)提高的原因是變頻器內(nèi)部濾波電容產(chǎn)生無功功率供給了電動機消耗。隨著功率因數(shù)提高,變頻器的實際輸入電流減少,從而減少了電網(wǎng)
57、至變頻器之間的線損和變壓器的銅耗。同時,負荷電流減小,給變頻器供電的變壓器、開關、接觸器、導線等配電設備可以帶更多的負載。需要指出的是,如果象該例一樣不考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約,而考慮變頻器的損耗,變頻器在50Hz滿載運行時,不僅沒有節(jié)能,而且還費電。因此,用視在功率計算節(jié)能效果是不對的。某水泥廠離心風機拖動電動機型號為Y280S4,額定功率為75kW,額定電壓380V,額定電流140A。在進行變頻調(diào)速改造前,閥門全開,通過測試發(fā)現(xiàn),電動機電流70A,只有50%負荷,功率因數(shù)為0.49,有功功率為22.6kW,視在功率為4607kVA。在采用變頻調(diào)速改造后,閥門全開,額定轉速運行時,三相電網(wǎng)
58、平均電流為37A,從而認為節(jié)電(7037)÷70×100%=44.28%。這樣計算,看似合理,實質上仍是以視在功率計算節(jié)能效果。該廠在進一步測試后發(fā)現(xiàn),此時功率因數(shù)為0.94,有功功率為22.9kW,視在功率為24.4kVA??梢?,有功功率增加,不但沒有節(jié)電,反而費電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗,而沒有考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約。產(chǎn)生這種錯誤的關鍵在于沒有考慮功率因數(shù)提高對電流下降的影響,默認功率因數(shù)不變,從而片面夸大了變頻器的節(jié)能效果。因此,在計算節(jié)能效果時,必須用有功功率,不能用視在功率。誤區(qū)4、變頻器輸出側不能加裝接觸器幾乎所有變頻調(diào)速器使用說明書都指出,變頻調(diào)速器輸出側不能加裝接觸器。如日本安川變頻器
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