變頻器原理與應(yīng)用 第3版 習(xí)題及答案 王廷才 第9、10章

第9章習(xí)題9解答變頻器儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？答：①必須放置于無塵垢、干燥的位置。②儲(chǔ)存位置的環(huán)境溫度必須在-20℃～+65℃范圍內(nèi)。③儲(chǔ)存位置的相對(duì)濕度必須在0％～95％范圍內(nèi)，且無結(jié)露。④避免儲(chǔ)存于含有腐蝕性氣體、液體的環(huán)境中。⑤最好適當(dāng)包裝存放在架子或臺(tái)面上。⑥長(zhǎng)時(shí)間存放會(huì)導(dǎo)致電解電容的劣化，必須保證在6個(gè)月之內(nèi)通一次電，通電時(shí)間至少5小時(shí)，輸入電壓必須用調(diào)壓器緩緩升高至額定值。變頻器的安裝場(chǎng)須滿足什么條件？答：變頻器裝設(shè)的電氣室應(yīng)濕氣少、無水浸入；無爆炸性、可燃性或腐蝕性氣體和液體，粉塵少；裝置容易搬入安裝；有足夠的空間，便于維修檢查；備有通風(fēng)口或換氣裝置以排出變頻器產(chǎn)生的熱量；與易受變頻器產(chǎn)生的高次諧波和無線電干擾影響的裝置分離。若安裝在室外，必須單獨(dú)按照戶外配電裝置設(shè)置。變頻器安裝時(shí)周圍的空間最少為多少？答：變頻器在運(yùn)行中會(huì)發(fā)熱，為了保證散熱良好，必須將變頻器安裝在垂直方向，切勿倒裝、傾斜安裝或水平安裝。其上下左右與相鄰的物品和擋板(墻)必須保持足夠的空間，左右5cm以上，上下15cm以上。4.變頻器傳動(dòng)籠型電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為，額定電壓220V、功率11kW，4極、額定電流22.5A，電纜鋪設(shè)距離50m，線路電壓損失允許在額定電壓2％以內(nèi)，試選擇所用電纜的截面大小？解：(1)求額定電壓下的容許電壓降。容許電壓降；△U=220V×2%=4.4V(2)求容許壓降以內(nèi)的電線電阻值。電線電阻RC=(3)根據(jù)計(jì)算出的電阻選用導(dǎo)線。由計(jì)算出的RC值，從廠家提供的相關(guān)表格中選用電纜，如表10-1列出的常用電纜選用表，從中看到，應(yīng)選電纜電阻2.54Ω/km以下的電纜，截面積為9mm2。5.變頻器系統(tǒng)的主回路電纜與控制回路電纜安裝時(shí)有什么要求？答：選擇主回路電纜時(shí)，須考慮電流容量、短路保護(hù)、電纜壓降等因素。一般情況下，變頻器輸入電流的有效值比電機(jī)電流大。安裝時(shí)變頻器與電機(jī)之間的連接電纜盡量短，接地回路須按電氣設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的方式施工。變頻器控制回路的控制信號(hào)均為微弱的電壓、電流信號(hào)，控制電纜的截面選擇必須考慮機(jī)械強(qiáng)度、線路壓降、費(fèi)用等因素?？刂苹芈芬资芡饨鐝?qiáng)電場(chǎng)或高頻雜散電磁波的影響，易受主電路的高次諧波場(chǎng)的輻射及電源側(cè)振動(dòng)的影響，因此，必須對(duì)控制回路采取適當(dāng)?shù)钠帘未胧?。主回路電纜與控制回路電纜必須分離鋪設(shè)，相隔距離按電器設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。6.變頻器運(yùn)行為什么會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾？如何抑制？答：變頻器的整流電路和逆變電路都是由非線性器件組成，其電路結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓電流波形發(fā)生畸變，作為對(duì)低壓配電線路諧波的管理標(biāo)準(zhǔn)，電壓的綜合畸變率應(yīng)在5％以下。若電壓畸變率高于5％，可以用接入交流電抗器或直流電抗器的方法抑制高次諧波電流，使受電點(diǎn)電壓畸變率小于5％。7.電網(wǎng)電壓對(duì)變頻器運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生什么影響？如何防止？答：電網(wǎng)三相電壓不平衡時(shí)，會(huì)使變頻器輸入電流的波形發(fā)生畸變。當(dāng)不平衡率大于3％時(shí)，變頻器輸入電流的峰值就顯著變大，將導(dǎo)致三相電流嚴(yán)重失衡，從而造成連接的電線過熱，變頻器過壓、過流，并使整流二極管將因電流峰值過大而燒毀，也有可能損壞電解電容。為減少三相電壓不平衡造成的負(fù)面影響，同樣可在變頻器的輸入側(cè)加裝交流電抗器，并在直流側(cè)加裝直流電抗器。8.說明變頻器系統(tǒng)調(diào)試的方法步驟？答：變頻器系統(tǒng)的調(diào)試步驟：1)通電前檢查；2)在斷開電動(dòng)機(jī)負(fù)載的情況下，對(duì)變頻器通電檢查；3)空載試驗(yàn)；4)負(fù)載試驗(yàn)。9.在變頻器的日常維護(hù)中應(yīng)注意些什么？答：（1）只有受過專業(yè)訓(xùn)練的人才能拆卸變頻器并進(jìn)行維修和器件更換。（2）維修變頻器后不要將金屬等導(dǎo)電物遺漏在變頻器內(nèi)，否則有可能造成變頻器損壞。（3）進(jìn)行維修檢查前，為防止觸電危險(xiǎn)，請(qǐng)首先確認(rèn)以下幾項(xiàng)：①變頻器已切斷電源；②主控制板充電指示燈熄滅；③用萬(wàn)用表等確認(rèn)直流母線間的電壓已降到安全電壓(DC36V以下)。（4）對(duì)長(zhǎng)期不使用的變頻器，通電時(shí)應(yīng)使用調(diào)壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓直至額定電壓，否則有觸電和爆炸危險(xiǎn)。10.變頻器的定期檢查項(xiàng)目有哪些？答：定期檢查項(xiàng)目有：1）輸入、輸出端子和銅排是否過熱變色，變形。2）控制回路端子螺釘是否松動(dòng)，用螺絲刀擰緊。3）輸入R、S，T與輸出U、V，W端子座是否有損傷。4）R，S、T和U、V、W與銅排連接牢固否，用扳手?jǐn)Q緊。5）主回路和控制回路端子絕緣是否滿足要求。6）電力電纜和控制電纜有無損傷和老化變色。7）污損的地方，用抹布沾上中性化學(xué)劑擦，用吸塵器吸去電路板、散熱器、風(fēng)道上的粉塵，保持變頻器散熱性能良好。8）對(duì)長(zhǎng)期不使用的變頻器，應(yīng)進(jìn)行充電試驗(yàn)，以使變頻器主回路的電解電容器的特性得以恢復(fù)．充電時(shí)，應(yīng)使用調(diào)壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓直至額定電壓，通電時(shí)間應(yīng)在2小時(shí)以上，可以不帶負(fù)載，充電試驗(yàn)至少每年一次。9）變頻器的絕緣測(cè)試：首先全部卸開變頻器與外部電路和電機(jī)連接線，用導(dǎo)線可靠連接主回路端子R，S，T，P1，P+，DB，N，U，V，W，用DC500V搖表(兆歐表)對(duì)短接線和PE端子測(cè)試，顯示5MΩ以上，就屬正常；不要對(duì)控制回路進(jìn)行絕緣測(cè)試，否則有可能造成變頻器損壞。11.變頻器有哪些易損件需要定期檢查更換？答：變頻器中不同種類零部件的使用壽命不同，并隨其安置的環(huán)境和使用條件而改變，建議零部件在其損壞之前更換。冷卻風(fēng)扇使用3年應(yīng)更換。直流濾波電容器使用5年應(yīng)更換。電路板上的電解電容器使用7年應(yīng)更換。其他零部件根據(jù)情況適時(shí)進(jìn)行更換。12.為什么變頻器的測(cè)量與試驗(yàn)中，要根據(jù)項(xiàng)目不同選擇不同的儀器儀表？答：由于變頻器輸入、輸出電壓或電流中均含有不同程度的諧波分量，用不同類別的測(cè)量?jī)x器儀表會(huì)測(cè)量出不同的結(jié)果，并有很大差別，甚至是錯(cuò)誤的。因此，在選擇測(cè)量?jī)x表時(shí)應(yīng)區(qū)分不同的測(cè)量項(xiàng)目和測(cè)試點(diǎn)，選擇不同的測(cè)試儀表。13.結(jié)合圖9-19，說明變頻器主電路的不同位置進(jìn)行電量測(cè)量時(shí)，應(yīng)分別使用什么儀表？答：1）電源側(cè)電壓U1和電流I1，采用電磁式儀表。2）電源側(cè)功率P1采用電動(dòng)式儀表。3）輸出側(cè)電壓U2采用整流式儀表。4）輸出側(cè)電流I2采用電磁式儀表。5）輸出側(cè)功率P2采用電動(dòng)式儀表。6）整流器輸出采用磁電式儀表。14.變頻器的常見故障有哪些？應(yīng)如何處理？答：1）電源故障處理。如電源瞬時(shí)斷電或電壓低落出現(xiàn)“欠電壓”顯示；瞬時(shí)過電壓出現(xiàn)“過電壓”顯示，都會(huì)引起變頻器跳閘停機(jī)。待電源恢復(fù)正常后即可重新起動(dòng)。2）外部故障處理。如輸入信號(hào)斷路，輸出線路開路、斷相、短路、接地或絕緣電阻很低，電動(dòng)機(jī)故障或過載等，變頻器即顯示“外部”故障而跳閘停機(jī)，經(jīng)排除故障后，即可重新啟用。3）內(nèi)部故障處理。如內(nèi)部風(fēng)扇斷路或過熱，熔斷器斷路，器件過熱，存儲(chǔ)器錯(cuò)誤，CPU故障等，可切換至工頻運(yùn)行，不致影響生產(chǎn)；待內(nèi)部故障排除后，即可恢復(fù)變頻運(yùn)行。4）功能參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)奶幚?。?dāng)參數(shù)預(yù)置后，空載試驗(yàn)正常，加載后出現(xiàn)“過電流”跳閘，可能是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)置不夠或加速時(shí)間不足；也有的運(yùn)行一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，導(dǎo)致減速時(shí)“過電壓”跳閘，修改功能參數(shù)，適當(dāng)增大加速時(shí)間便可解決。第10章習(xí)題10解答1.某風(fēng)機(jī)原來用風(fēng)門控制風(fēng)量，所需風(fēng)量約為最大風(fēng)量的80%，分析采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果。答：則功率PL和轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系式近似為若所需風(fēng)量約為最大風(fēng)量的80%，可得P＝Kp×(0.8)3nL3＝0.5KpnL3由此可見，節(jié)能效果約為50%.2.畫出風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖，說明電路工作過程。如果要讓風(fēng)機(jī)在兩個(gè)地方調(diào)節(jié)風(fēng)量，應(yīng)如何連接？答：參考圖11-3，自行完成。3.空氣壓縮機(jī)的負(fù)載屬于什么類型？空氣壓縮機(jī)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速后有什么優(yōu)點(diǎn)？答：空氣壓縮機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，空氣壓縮機(jī)大多處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，傳統(tǒng)的工作方式為進(jìn)氣閥開、關(guān)控制方式，即壓力達(dá)到上限時(shí)關(guān)閥，壓縮機(jī)進(jìn)入輕載運(yùn)行；壓力抵達(dá)下限時(shí)開閥，壓縮機(jī)進(jìn)入滿載運(yùn)行。這種頻繁地加減負(fù)荷過程，不僅使供氣壓力波動(dòng)，而且使空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)頻繁地變換。由于設(shè)計(jì)時(shí)壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以只能按最大需求來選擇電動(dòng)機(jī)的容量，故選擇的電動(dòng)機(jī)容量一般較大?？諝鈮嚎s機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣控制后，1）節(jié)約能源使運(yùn)行成本降低；2）提高壓力控制精度；3）全面改善壓縮機(jī)的運(yùn)行性能。4.畫出空氣壓縮機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖，說明電路工作過程。答：參考圖11-5，自行完成。5.變頻恒壓供水與傳統(tǒng)的水塔供水相比，具有什么優(yōu)點(diǎn)？答：采用水塔、高位水箱，或氣壓罐增壓設(shè)備，必須由水泵以高出實(shí)際用水高度的壓力來“提升”水量，其結(jié)果增大了水泵的軸功率和耗能。恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用變頻器對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，組成供水壓力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，改變水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制水泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上，達(dá)到節(jié)能降耗。6.如何選擇變頻恒壓供水的水泵和變頻器？答：做供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先選擇水泵和電機(jī)，選擇依據(jù)參照表11-1、表11-2和表11-3。水泵和電機(jī)選擇好后，配套選擇供水專用變頻器。7.畫出變頻器1拖3的電路圖，說明隨供水量變化循環(huán)工作過程。答：參照?qǐng)D11-9，自行畫出。8.為什么恒壓供水系統(tǒng)最好選用專用供水變頻器？答：專用供水變頻器是制造商依據(jù)供水的特殊要求而設(shè)計(jì)的，方便用戶選用和設(shè)置功能參數(shù)，使用操作比較方便。9.簡(jiǎn)述中央空調(diào)系統(tǒng)的組成，說明中央空調(diào)改造為變頻調(diào)速的意義。答：中央空調(diào)系統(tǒng)組成：1)冷凍主機(jī)；2)冷卻水塔；3）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)；4）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；5）冷卻風(fēng)機(jī)。采用變頻器控制電機(jī)后，節(jié)電率達(dá)到20％～40％，并且電機(jī)在起動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機(jī)使用壽命最主要、最直接的因素，同時(shí)采用變頻器控制電機(jī)后還可避免水錘現(xiàn)象，因此可大大延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件、軸承、閥門、管道的使用壽命。10.畫出中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍水部分變頻調(diào)速的電路原理圖，取什么信號(hào)作為反饋量較好？答：參照?qǐng)D11-11，自行完成。11.為什么潛油電泵適合應(yīng)用中壓變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速？答：由于潛油電泵的特殊性，用風(fēng)機(jī)、水泵變頻器無法達(dá)到上述的性能指標(biāo)，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)、水泵變頻器與潛油電泵需要的電壓不符，因而選用1140V、30kW～100kW潛油電泵專用變頻器系列產(chǎn)品。12.礦用提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為什么選用專用變頻器為好？說明礦用提升機(jī)專用變頻器主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？答：礦用提升機(jī)對(duì)安全和可靠性有特殊要求，所以應(yīng)選用專用提升機(jī)系列變頻器。礦用提升機(jī)專用變頻器主電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)、軟停車，減少了機(jī)械沖擊，使運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠；2）起動(dòng)及加速換擋時(shí)沖擊電流很小，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，簡(jiǎn)化了操作、降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；3)運(yùn)行速度曲線成S形，使加減速平滑、無撞擊感；4)安全保護(hù)功能齊全，除一般的過壓、欠壓、過載、短路、溫升等保護(hù)外，還設(shè)有連鎖保護(hù)、自動(dòng)限速保護(hù)功能等；5)