論變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及其對(duì)策

1、摘 要 變頻器，也稱為變頻驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)控制器。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種，是應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)改變交流電動(dòng)機(jī)工作電壓的頻率和幅度，來(lái)平滑控制交流電動(dòng)機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩。自80年代通過(guò)變頻器進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，得到了廣泛應(yīng)用。 但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，暴露出來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多。如諧波問(wèn)題、變頻器負(fù)載匹配問(wèn)題、發(fā)熱問(wèn)題。以上這些問(wèn)題已經(jīng)引起了有關(guān)管理部門(mén)和廠礦的注意并制定了相的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。研究變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的各類問(wèn)題，具有十分重要的意義。本文擬在搜集資料，對(duì)各類變頻問(wèn)題的分析的基礎(chǔ)上，梳理變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并探討各類問(wèn)題的解決方案。關(guān)鍵詞:變頻器；諧波；負(fù)載；發(fā)熱AbstractPower e

2、nterprise system is too hot for equipment many times, downtime resulting from blast furnace at the accident. this article analyzes the electrical equipment failure of electricity companies is the reason for the failure of electrical equipment for observation and analysis, this class is divided mainl

3、y into an external and internal problems with two major types；analysis and in normal circumstances were responsible for electrical equipment; the resistance and losses, medium and the defect of the three forms of violence and treatment measures, and the common test the temperature of the electrical

4、equipment and techniques for diagnosis the electrical equipment failure of the defects and insulating performance a reliable estimate, the traditional test of preventive repairs electrical equipment to predict the state. this is also a modern enterprise development. accordingly the electrical equipm

5、ent may be hidden in a hot, and improve the operation of equipment security.Keywords: the frequency converter, electrical equipment, operation天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄1 緒論·····················

6、·······································12 存在的問(wèn)題及對(duì)策·········&

7、#183;··································2 2.1 諧波問(wèn)題及對(duì)策·············

8、·························2 2.2 噪聲與振動(dòng)及其對(duì)策······················

9、83;···········2 2.3 振動(dòng)問(wèn)題及對(duì)策····································&#

10、183;·3 2.4負(fù)載匹配及對(duì)策······································3 2.5 發(fā)熱問(wèn)題及對(duì)策······&

11、#183;·····································33 故障實(shí)例及對(duì)策分析··········&

12、#183;·······························5 3.1 誤操作故障················&#

13、183;·························5 3.2 使用條件造成的故障······················

14、;············6 3.3 變頻器應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法····················64 變頻器選型及安裝注意事項(xiàng)···········

15、3;····················11 4.1變頻器的選擇···························

16、3;··········11 4.2 變頻器安裝注意事項(xiàng)·······························13結(jié)論·····&#

17、183;··········································15致謝······

18、3;··········································16參考文獻(xiàn)······

19、3;·····································17181 緒論 變頻器，也稱為變頻驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)控制器。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種，是應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)改變交流電動(dòng)機(jī)工作電壓的頻率和幅度，來(lái)平滑控制交

20、流電動(dòng)機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩。 自80年代通過(guò)變頻器進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)的電動(dòng)機(jī)用電量占全國(guó)發(fā)電量的60%70%，風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備年耗電量占全國(guó)電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，大量的能源消耗在擋板、閥門(mén)地截流過(guò)程中。由于風(fēng)機(jī)、水泵類大多為平房轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)流量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20%50%，效益顯著。許多機(jī)械由于工藝需要，要求電動(dòng)機(jī)能夠調(diào)速。過(guò)去

21、由于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速困難，調(diào)速性能要求高的場(chǎng)合都采用直流調(diào)速，而直流電冬季結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，維修困難，因此隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟，交流調(diào)速正逐步取代直流調(diào)速，往往需要進(jìn)行是量和直接轉(zhuǎn)矩控制，來(lái)滿足各種工藝要求。利用變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流小，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和無(wú)級(jí)調(diào)速，方便的進(jìn)行加減速控制，是電動(dòng)機(jī)獲得高性能，大幅度地節(jié)約電能，因而變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，暴露出來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多。如諧波問(wèn)題、變頻器負(fù)載匹配問(wèn)題、發(fā)熱問(wèn)題。以上這些問(wèn)題已經(jīng)引起了有關(guān)管理部門(mén)和廠礦的注意并制定了相的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。研究變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的各類問(wèn)題，具有十分重要的意義。本文

22、擬在搜集資料，對(duì)各類變頻問(wèn)題的分析的基礎(chǔ)上，梳理變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并探討各類問(wèn)題的解決方案。 2 存在的問(wèn)題及對(duì)策 隨著變頻器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，主要表現(xiàn)為：高次諧波、噪聲與振動(dòng)、負(fù)載匹配、發(fā)熱等問(wèn)題。本文針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)措施。2.1諧波問(wèn)題及對(duì)策 通用變頻器的主電路形式一般由整流、逆變和濾波三部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，逆變部分為IGBT三項(xiàng)橋式逆變器，且輸入為PWM波形。輸出電壓中含有除基波以外的其它諧波，較低次諧波通常對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增

23、加，使電動(dòng)機(jī)出力不足，因此變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制，可以采用以下方法抑制諧波。 2.1.1 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗 通常電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以器到緩沖變頻器直流濾波電容的無(wú)功功率的作用，內(nèi)阻抗越大，諧波含量越小，這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。因此選擇變頻器供電電源時(shí)，最好選擇短路阻抗大的變壓器。 2.1.2 安裝電抗器 在變頻器的輸入端與輸出端串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成為L(zhǎng)C型，吸收諧波和增大電源或負(fù)載阻抗，達(dá)到抑制目的。 2.1.3 采用變壓器多項(xiàng)運(yùn)行 通用變頻器為六脈波整流器，因此產(chǎn)生的諧波較大。如果采用變壓器多相運(yùn)行，使相位角互差30°，如Y、組

24、合的變壓器構(gòu)成12脈波的效果，可減小低次諧波電流，很好的抑制了諧波。 2.1.4 設(shè)置專用諧波 設(shè)置專用濾波器用來(lái)檢測(cè)變頻器和相位，并產(chǎn)生一個(gè)與諧波電流的幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，從而可以有效的吸收諧波電流。2.2 噪聲與振動(dòng)及其對(duì)策 采用變頻器調(diào)速，將產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所產(chǎn)生的影響+。隨著運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的變化，基波分量、高次諧波分量都在大范圍內(nèi)變化，很可能引起與電動(dòng)機(jī)的各個(gè)部分產(chǎn)生諧振等。 2.2.1 噪聲問(wèn)題及對(duì)策 用變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于輸出電壓電流中含有高次諧波分量，氣隙的高次諧波磁通增加，故噪聲增大。電磁噪聲由以下特征：由于變頻器輸出中

25、的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子固有機(jī)械頻率諧振，則轉(zhuǎn)子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機(jī)殼軸承架等諧振，在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。 變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)，尤其在低頻區(qū)更為顯著。一般采用以下措施平抑和減小噪聲：在變頻器輸出側(cè)連接交流電抗器。如果電磁轉(zhuǎn)矩有余量，可將U / f定小些。采用特殊電動(dòng)機(jī)在較低頻的噪聲音量較嚴(yán)重時(shí)，要檢查與軸系統(tǒng)（含負(fù)載）固有頻率的諧振。2.3 振動(dòng)問(wèn)題及對(duì)策 變頻器工作時(shí)，輸出波形中的高次諧波引起的磁場(chǎng)對(duì)許多機(jī)械部件產(chǎn)生電磁策動(dòng)力，策動(dòng)力的頻率總能與這些機(jī)械部件的固有頻率相近或重合，造成電磁原

26、因?qū)е碌恼駝?dòng)。對(duì)振動(dòng)影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量，在PAM方式和方波PWM方式時(shí)有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時(shí)，低次的諧波分量小，影響變小。 減弱或消除振動(dòng)的方法，可以在變頻器輸出側(cè)接入交流電抗器以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時(shí)，可改用正弦波PWM方式變頻器，以減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從電動(dòng)機(jī)與負(fù)載相連而成的機(jī)械系統(tǒng)，為防止振動(dòng)，必須使整個(gè)系統(tǒng)不與電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁力諧波。2.4負(fù)載匹配及對(duì)策 生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性不同，因此應(yīng)用變頻器前首先要搞清電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的性質(zhì)，即負(fù)載特性，然后再選擇變頻器和電動(dòng)機(jī)。負(fù)載有

27、三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。不同的負(fù)載類型，應(yīng)選不同類型的變頻器。 2.4.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。摩擦類負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，所以變頻器應(yīng)選擇具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，而且起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比較大，過(guò)載時(shí)間和過(guò)載能力大的變頻器，如FR-A540系列。位能負(fù)載一般要求大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四象限運(yùn)行能力的變頻器，如FR-A241系列。 2.4.2風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載 風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，低速下負(fù)載非常小，并與轉(zhuǎn)速平方成正比，通用變頻器與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)

28、機(jī)的組合最合適。這類負(fù)載對(duì)變頻器的性能要求不高，只要求經(jīng)濟(jì)性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可，如FR-A540(L)。如果將變頻器輸出頻率提高到工頻以上時(shí)，功率急劇增加，有時(shí)超過(guò)電動(dòng)機(jī)變頻器的容量，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱或不能運(yùn)轉(zhuǎn)，故對(duì)這類負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不要輕易將頻率提高到工頻以上。 2.4.3 恒功率負(fù)載 恒功率負(fù)載指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定的負(fù)載，如卷取機(jī)、機(jī)床等。對(duì)恒功率特性的負(fù)載配用變頻器時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題：在工頻以上頻率范圍內(nèi)變頻器輸出電壓為定值控制，所以電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒功率特性，使用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)與通用變頻器的組合沒(méi)有問(wèn)題。而在工頻以下頻率范圍內(nèi)為U/f定值控

29、制，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩又相反傾向，標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)與通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門(mén)設(shè)計(jì)。2.5發(fā)熱問(wèn)題及對(duì)策 變頻器發(fā)熱是由于內(nèi)部的損耗而產(chǎn)生的，以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為保證變頻器正?？煽窟\(yùn)行，必須對(duì)變頻器進(jìn)行散熱。主要方法有： 2.5.1 采用風(fēng)扇散熱：變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器箱體內(nèi)部散熱帶走。 2.5.2 環(huán)境溫度：變頻器是電子裝置，內(nèi)含電子元件機(jī)電解電容等，所以溫度對(duì)其壽命影響較大。通用變頻器的環(huán)境運(yùn)行溫度一般要求10+50，如果能降低變頻器運(yùn)行溫度，就延長(zhǎng)了變頻器的使用壽命，性能也穩(wěn)定。3 故障實(shí)例及對(duì)策分析3.1 誤操作故障 山東鋁業(yè)公司水泥廠

30、7#水泥回轉(zhuǎn)窯篦式冷卻機(jī)設(shè)計(jì)選用兩臺(tái)Y250M-830kW電動(dòng)機(jī)分別傳動(dòng)兩級(jí)篦床，變頻調(diào)速控制，其控制原理如圖1所示。圖中VVVF是日產(chǎn)富士FRNO37P7-4EX57kVA通用變頻頻器，裝于低壓配電室內(nèi)，其電源接觸器及運(yùn)轉(zhuǎn)命令上冷卻機(jī)現(xiàn)場(chǎng)和控制室兩地操作，KA是篦冷機(jī)與破碎機(jī)聯(lián)鎖觸點(diǎn)。變頻器系統(tǒng)試車(chē)時(shí)，因工藝需要，操作人員在主控室操作SB4斷開(kāi)變頻器電源接觸器KM，使處于集中控制的篦冷機(jī)停車(chē)。重新開(kāi)車(chē)時(shí)，兩臺(tái)變頻器均進(jìn)入OH2（外部故障）閉鎖狀態(tài)，故障歷史查詢顯示OH2和LU（低電壓），檢查端子THR隨聯(lián)接良好，電源電壓正常，按RESET鍵復(fù)位無(wú)效，測(cè)量主電路直流電壓為518V。經(jīng)分析,故障

31、前篦冷機(jī)工作于集中控制狀態(tài)，參與系統(tǒng)聯(lián)鎖，操作員停變頻器電源實(shí)現(xiàn)停車(chē)時(shí)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)讀操作并獲取正轉(zhuǎn)指令，但此時(shí)主回路直流電壓尚未建立，CPU檢測(cè)后封鎖輸出，發(fā)出OH2故障信號(hào)，因此，導(dǎo)致故障的真正原因是錯(cuò)誤操作，而非現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員認(rèn)為的由電源接觸器頻繁起動(dòng)變頻器所致。故障原因明確以后，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況規(guī)定了操作程序，開(kāi)停車(chē)使用控制室內(nèi)的S2（集中控制時(shí)）或SB5、SB6開(kāi)停車(chē)按鈕，將集中控制室內(nèi)變頻器電源接觸器控制按鈕SB3、SB4用膠帶貼封，僅當(dāng)停機(jī)檢修時(shí)啟用，以避免誤操作現(xiàn)象出現(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行正常。  3.2 使用條件造成的故障 一家油田某采區(qū)所用的九臺(tái)變頻器在

32、短期內(nèi)燒毀三臺(tái)，故障都是變頻器控制的變壓器燒毀導(dǎo)致主板等部件損壞。據(jù)了解，該地區(qū)電網(wǎng)電壓有時(shí)高達(dá)480V，遠(yuǎn)超過(guò)手冊(cè)規(guī)定的+10%的電壓上限，使絕緣裕度較小的控制變壓器燒毀。這是一個(gè)變頻器用于嚴(yán)重過(guò)壓條件下而損壞的曲型事例。因此，使用變頻器時(shí)，應(yīng)對(duì)使用現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)質(zhì)量、環(huán)境溫度、粉塵、干擾等條件認(rèn)真調(diào)查，外部條件不能滿足要求時(shí)應(yīng)采取有效措施加以解決。3.3 變頻器應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法 3.3.1變頻器電源開(kāi)關(guān)的設(shè)置與控制 變頻器用戶手冊(cè)規(guī)定，在電源與主電路端子之間，一定要接一個(gè)開(kāi)關(guān)，這是為了確保檢修安全。對(duì)這一點(diǎn)，一般用戶能夠按手冊(cè)要 求做。但容易忽視的是手冊(cè)還建議在開(kāi)關(guān)后裝設(shè)電磁接觸器，

33、其目的是在變頻器進(jìn)入故障保護(hù)狀態(tài)時(shí)能及時(shí)切斷電源，防止故障擴(kuò)散。 在實(shí)際使用中，有的用戶沒(méi)有安裝，有的使用不合理；如圖1方案中電源接觸器僅被用來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地停送電及變頻器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)；有些 方案則僅用于起、停電動(dòng)機(jī)。這都是不恰當(dāng)?shù)摹Ｓ捎谧冾l器價(jià)格較高，使用時(shí)應(yīng)在電源接觸器控制回路中串接變頻器故障報(bào)警接觸器動(dòng) 斷觸點(diǎn)控制回路中串接變頻器故障報(bào)警接鏈接觸器動(dòng)斷觸點(diǎn)（如富士P7/G7系列的B30、C30觸點(diǎn)），這對(duì)大容量變頻器尤為重要。 變頻器電源進(jìn)線端一定要裝設(shè)開(kāi)關(guān)，使用中宜優(yōu)選刀熔開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)有明顯的斷點(diǎn)，集電源開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、應(yīng)急開(kāi)關(guān)和是路保護(hù) 于一體，性能優(yōu)于目前采用較多的單一熔斷器、刀開(kāi)關(guān)或自

34、動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)等方案。對(duì)大容量變頻器應(yīng)選配快速熔斷器以保護(hù)整流模塊。 變頻器電源側(cè)設(shè)置接觸器應(yīng)選配快速熔斷器以保護(hù)整流模塊。 變頻器電源側(cè)設(shè)置接觸器并參與故障聯(lián)鎖時(shí)，應(yīng)將控制電源輔助輸入端子接于接觸器前，以保證變頻器主電路斷電后，故障顯示和 集中報(bào)警輸出信號(hào)得以保持，便于實(shí)現(xiàn)故障檢索及診斷。3.3.2不應(yīng)用電源側(cè)接觸器頻繁起、停電動(dòng)機(jī) 實(shí)際應(yīng)用中，有許多控制方案設(shè)置外圍電路控制電源側(cè)接觸器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟起動(dòng)特性，圖2是某雜志一篇文章推薦的日產(chǎn)三墾 （SANKEK）變頻器的控制方案。由圖可知，該方案電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)按SB2，其觸點(diǎn)閉合，KA1得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)分別發(fā)出變頻器運(yùn)行和時(shí) 間繼電器KT的激勵(lì)命令，K

35、T延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合觸點(diǎn)提供繼電器KA2激勵(lì)命令，KA2動(dòng)合觸點(diǎn)控制KM吸合，變頻器得電起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。停車(chē)時(shí) 按SB1發(fā)出停車(chē)命令，KA1斷電，其動(dòng)合觸點(diǎn)復(fù)位，取消運(yùn)行命令并使KT斷電，KT動(dòng)合觸點(diǎn)延時(shí)20s復(fù)位，電源接觸器KM斷電，實(shí) 現(xiàn)當(dāng)KM起動(dòng)時(shí)，先閉合KA1，停止時(shí)先斷開(kāi)KA1的辦法，可達(dá)到起動(dòng)、停止軟特性，從而避免電動(dòng)機(jī)反饋電壓侵入變頻器。 上述方案建議利用電源接觸器直接起動(dòng)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止的軟特性是錯(cuò)誤的。由圖3可知，當(dāng)電壓型交-直-交變頻器 通電時(shí)，主電路將產(chǎn)生較大充電電流，頻繁重復(fù)通斷電，將產(chǎn)生熱積累效應(yīng)，引起元件的熱疲勞，縮短設(shè)備壽命。因此上述方案不適用 于頻繁起動(dòng)的設(shè)備

36、。對(duì)不頻繁起動(dòng)的設(shè)備也無(wú)優(yōu)越性（某些大容量變頻器根本無(wú)法起動(dòng)，如例1所述），因?yàn)樽冾l器本身具有優(yōu)越的控 制性能，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)特性應(yīng)優(yōu)先考慮利用正、反轉(zhuǎn)命令和通過(guò)加、減速速時(shí)間設(shè)定實(shí)現(xiàn)，無(wú)謂地增加許多外圍電路器件，不但浪費(fèi)資金 而且降低了系統(tǒng)的可靠性，大大降低了響應(yīng)速度，加大維護(hù)工作量，增加損耗，是不足取的。 3.3.3 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)宜優(yōu)先選擇電子熱繼電器 一部分專業(yè)人員認(rèn)為，變頻器內(nèi)部的過(guò)載保護(hù)只是為保護(hù)其自身而設(shè)，對(duì)電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)不適用，為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，必須另設(shè)熱繼 電器。在實(shí)際應(yīng)用中，筆者所見(jiàn)各種變頻調(diào)速控制方案也絕大多數(shù)在電路的不同位置設(shè)置了熱繼電器，以完成所控單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷 保護(hù)，

37、這顯然又是一種誤解。對(duì)一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)四極電動(dòng)機(jī)的控制方案而言，使用變頻器電子熱過(guò)載繼電器保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)載， 無(wú)疑要優(yōu)于外加熱繼電器，對(duì)普通電動(dòng)機(jī)可利用其矯正特性解決低速運(yùn)行時(shí)冷卻條件惡化的問(wèn)題，使保護(hù)性能更可靠。尤其是新型高機(jī) 能變頻器（如富士9S系列）現(xiàn)已在用戶手冊(cè)中給出設(shè)定曲線，用戶可根據(jù)工藝條件設(shè)定。通常，考慮到變頻器與電動(dòng)機(jī)的匹配，電子 熱過(guò)載繼電器可在50%105%額定電流范圍內(nèi)選擇設(shè)定。 只有在下列情況時(shí)，才用常規(guī)熱繼電器代替電子熱繼電器:所用電動(dòng)機(jī)不是四極電動(dòng)機(jī)。 使用特殊電動(dòng)機(jī)（非標(biāo)準(zhǔn)通用電動(dòng)機(jī)） 一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)。 但是，如果用戶有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

38、時(shí)，筆者仍建議通過(guò)電子熱繼電器的合理設(shè)定（引入校正系數(shù)）來(lái)完成單臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的過(guò) 載保護(hù)。 當(dāng)變步器選用外部熱繼電器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)時(shí)，熱繼電器應(yīng)裝設(shè)于變頻器輸出側(cè)，常見(jiàn)的裝于輸入側(cè)的方案起不到保護(hù)作用（變 頻器的變頻變壓特性使 其低頻時(shí)輸入電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸出電流）。過(guò)載保護(hù)應(yīng)根據(jù)設(shè)備工藝要求情況，采用變頻器停止命令（斷開(kāi)CM） 或空轉(zhuǎn)停車(chē)（斷開(kāi)BX）命令實(shí)現(xiàn)停車(chē)，不宜通過(guò)電源接觸器實(shí)現(xiàn)。 3.3.4變頻器與電動(dòng)機(jī)間不宜裝設(shè)接觸器 裝設(shè)于變頻器和電動(dòng)機(jī)間的接觸器在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)通斷，將產(chǎn)生操作過(guò)電壓，對(duì)變頻器造成損害，因此，用戶手冊(cè)要求原則上不要 在變頻器與電動(dòng)機(jī)之間裝設(shè)接觸器。但是，當(dāng)變頻

39、器用于下列情況時(shí)，仍有必要設(shè)置：當(dāng)用于節(jié)能控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)常工作于額定轉(zhuǎn)速，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需切除變頻器時(shí)。參與重要工藝流程，不能長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，需切換備用控制系統(tǒng)以提高系統(tǒng)可靠性時(shí)。一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)（包括互為備用的電動(dòng)機(jī)）時(shí)。變頻器輸出側(cè)設(shè)置電磁時(shí)，設(shè)計(jì)外圍電路應(yīng)避免接觸器在 變頻器有輸出時(shí)動(dòng)作，任何時(shí)候嚴(yán)禁將電源接入變頻器輸出端。 目前，有些用戶為了方便測(cè)試負(fù)荷電纜和電動(dòng)機(jī)絕緣，在變頻器輸出側(cè)設(shè)置自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，用以在測(cè)試時(shí)切除變頻器，該法弊大于 利。由于變頻器輸出電纜（線）要求選用屏蔽電纜或穿管敷設(shè)，纜線故障幾率很小，通常情況下測(cè)量電動(dòng)機(jī)及電纜絕緣時(shí)，可選用鉛絲 或軟銅線將變頻器輸入

40、、輸出、直流電抗器和制動(dòng)單元聯(lián)接端子可靠短接后進(jìn)行測(cè)試，僅在需要測(cè)量電纜相間絕緣時(shí)拆線檢測(cè)，確無(wú)必 要增加投資，否則還要采取可靠措施，防止在運(yùn)行中誤操作。3.3.5 電流檢測(cè)時(shí)電漢互感器的設(shè)置及電流表的選擇由于設(shè)計(jì)人員或用戶容易忽視變頻器輸出頻率的變化特性，在電流檢測(cè)及儀表選型上經(jīng)學(xué)出現(xiàn)錯(cuò)誤。變頻器輸出側(cè)電流測(cè)量應(yīng)使用 電磁經(jīng)系儀表，以獲得所需的測(cè)量精度。例如，某雜志刊登的一起變頻器不能復(fù)位的故障處理一文，提出變頻器輸出側(cè)不能使用普 通電流互感器，這是錯(cuò)誤的論點(diǎn)。在變頻器輸出側(cè)使用普通電流互感器是可以完成輸出電流檢測(cè)的。由電流互感器鐵心磁通密度計(jì)算公 式Bmake=K2/4.44fSmW2可知

41、，鐵心的磁通密度與交流電流頻率的變化成反比，忽略次要因素時(shí)，其電流誤差（即變化誤差）和相位誤 差可看作與電流頻率變化成反比，只是當(dāng)電流頻率超過(guò)1kHz時(shí)，鐵心溫度會(huì)增高。但是，由于互感器正常運(yùn)行時(shí)激磁電流設(shè)計(jì)得很小 （主要為了減小誤差），因此，普通電流互感器用于50Hz頻率附近時(shí)，其電流誤差是很小的。通過(guò)實(shí)際校驗(yàn)對(duì)比可知，當(dāng)變頻器輸出 頻率在1050Hz之間變化時(shí)，電磁系電流表指示誤差很小，實(shí)測(cè)誤差在1.27%以下，并與電流頻率變化成反比（以變頻器輸出電流指示 為基準(zhǔn)），能夠滿足輸出電流監(jiān)視的要求。此外，尤其是當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載變化不太大的往復(fù)運(yùn)動(dòng)設(shè)備時(shí)，由于設(shè)備傳動(dòng)力矩的 周期性變化，使

42、變頻器輸出電流產(chǎn)生一定波動(dòng)，變頻器的LED數(shù)碼顯示電流值跳字嚴(yán)重，造成觀察讀數(shù)困難，采用模擬電流表可有效地解決這個(gè)問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)注意的是，使用指針式電流表測(cè)量變頻器輸出側(cè)電流時(shí)，必須選擇電磁經(jīng)系儀表（手冊(cè)通常稱作動(dòng)鐵式），使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按用 戶手冊(cè)的規(guī)定選擇安裝，以保證應(yīng)有的精度。如選用整流系儀表（該錯(cuò)誤非常普遍）時(shí)，經(jīng)實(shí)測(cè)在1950Hz區(qū)間，指示誤差為69.7%16.66%， 且為負(fù)偏差。 此外，由于變頻器的輸入電流一般不大于輸出電流，因此，輸入側(cè)設(shè)置電流監(jiān)視意義不大，一般有信號(hào)燈指示電源即可，如電壓不 穩(wěn)時(shí)可設(shè)電壓表監(jiān)視。大容量變頻器低頻運(yùn)行時(shí)，其輸入側(cè)電流表可能無(wú)指示。如今，變頻器已具有很強(qiáng)的

43、功能，但是，國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況在很大程度上與錄像機(jī)一樣，其功能的開(kāi)發(fā)與正確應(yīng)用十分有限，許多地 方僅限于能夠開(kāi)停車(chē)和調(diào)速的應(yīng)用。因此,迅速提高技術(shù)人員的應(yīng)用水平，對(duì)發(fā)揮變頻器的節(jié)能和優(yōu)良的控制性能是十分重要的。4 變頻器選擇及安裝注意事項(xiàng)4.1變頻器的選擇 4.1.1負(fù)載類型與變頻器的選擇變頻器的正確選擇對(duì)于控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。選擇變頻器時(shí)必須要充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性。人們?cè)趯?shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械分為三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車(chē)、提升機(jī)等位

44、能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過(guò)載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高。恒功率負(fù)載。機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功

45、率調(diào)速。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂"匹配"的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)速按轉(zhuǎn)速的2次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過(guò)調(diào)速的方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)過(guò)快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。 電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的負(fù)載不一樣，對(duì)變頻器的要求也不一樣。（

46、1）風(fēng)機(jī)和水泵是最普通的負(fù)載：對(duì)變頻器的要求最為簡(jiǎn)單，只要變頻器容量等于電動(dòng)機(jī)容量即可（空壓機(jī)、 深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂(lè)噴泉需加大容量）。 （2） 起重機(jī)類負(fù)載：這類負(fù)載的特點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)沖擊很大，因此要求變頻器有一定余量。同時(shí)，在重物下放肘, 會(huì)有能量回饋，因此要使用制動(dòng)單元或采用共用母線方式。 （3）不均行負(fù)載：有的負(fù)載有時(shí)輕，有時(shí)重，此時(shí)應(yīng)按照重負(fù)載的情況來(lái)選擇變頻器容量，例如軋鋼機(jī)機(jī)械、 粉碎機(jī)械、攪拌機(jī)等。 （4）大慣性負(fù)載：如離心機(jī)、沖床、水泥廠的旋轉(zhuǎn)窯，此類負(fù)載慣性很大，因此啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)振蕩，電動(dòng)機(jī)減 速時(shí)有能量回饋。應(yīng)該用容量稍大的變頻器來(lái)加快啟動(dòng)，避免振蕩。配合制動(dòng)單元消

47、除回饋電能。長(zhǎng)期低速動(dòng)轉(zhuǎn)，由于電機(jī)發(fā)熱量較高，風(fēng)扇冷卻能力降低，因此必須采用加大減速比的方式或改用6級(jí)電 機(jī)，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在較高頻率附近。 4.1.2變頻器選擇注意事項(xiàng) （1）根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載需選擇siemens MMVMDV 變頻器，如負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載應(yīng)選擇siemens ECO變頻器。 （2）選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流增加10而溫升增加約20。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)，

48、應(yīng)考慮到這中情況，適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過(guò)高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。 （3）變頻器若要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)應(yīng)該采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 （4）當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電機(jī)時(shí)，一定要考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長(zhǎng)度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過(guò)規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來(lái)選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為VF控制方式，并且變頻器無(wú)法保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)載保護(hù)，此時(shí)需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 （5）對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高環(huán)境溫度、高開(kāi)關(guān)頻率、高海拔高度等，此時(shí)會(huì)引起變頻器

49、的降容，變頻器需放大一檔選擇。 （6）使用變頻器控制高速電機(jī)時(shí)，由于高速電動(dòng)機(jī)的電抗小，高次諧波亦增加輸出電流值。因此，選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí)，應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。 （7）變頻器用于變極電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。 （8）驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器沒(méi)有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場(chǎng)所之外。 （9）使用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤(rùn)滑方式的制約。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，在低速范圍內(nèi)沒(méi)有限制；在超過(guò)額定轉(zhuǎn)速以上的高速范

50、圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤(rùn)滑油用光的危險(xiǎn)。因此，不要超過(guò)最高轉(zhuǎn)速容許值。 （10）變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，大多是利用已有的電動(dòng)機(jī)。繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比，繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過(guò)電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩GD2較大的場(chǎng)合，在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。（11）變頻器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，與工頻電源相比，降低輸出容量1020，變頻器的連續(xù)輸出電流要大于同步電動(dòng)機(jī)額定電流與同步牽入電流的標(biāo)幺值的乘積。（12）對(duì)于壓縮機(jī)、振動(dòng)機(jī)等轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大的負(fù)載和油壓泵等有峰值負(fù)載情況下，如果按照電動(dòng)機(jī)的額定電流或功率值選擇變

51、頻器的話，有可能發(fā)生因峰值電流使過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作現(xiàn)象。因此，應(yīng)了解工頻運(yùn)行情況，選擇比其最大電流更大的額定輸出電流的變頻器。變頻器驅(qū)動(dòng)潛水泵電動(dòng)機(jī)時(shí)，因?yàn)闈撍秒妱?dòng)機(jī)的額定電流比通常電動(dòng)機(jī)的額定電流大，所以選擇變頻器時(shí)，其額定電流要大于潛水泵電動(dòng)機(jī)的額定電流。（13）當(dāng)變頻器控制羅茨風(fēng)機(jī)時(shí)，由于其起動(dòng)電流很大，所以選擇變頻器時(shí)一定要注意變頻器的容量是否足夠大。（14）選擇變頻器時(shí)，一定要注意其防護(hù)等級(jí)是否與現(xiàn)場(chǎng)的情況相匹配。否則現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、水汽會(huì)影響變頻器的長(zhǎng)久運(yùn)行。（15）單相電動(dòng)機(jī)不適用變頻器驅(qū)動(dòng)。4.2變頻器安裝注意事項(xiàng)變頻器的安裝環(huán)境、安裝方式、安裝中主回路和控制回路接線要求以及防雷保護(hù)等各環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)，這些安裝細(xì)節(jié)是確保變頻器安全和可靠運(yùn)行的基本條件和必要措施，直接關(guān)系著變頻器及其系統(tǒng)運(yùn)行安全和系統(tǒng)的可靠性，這也是許多現(xiàn)場(chǎng)電氣工程師和直接用戶急需了解或做得不夠完善的問(wèn)題。在安裝環(huán)境方面，需要注意以下幾點(diǎn)： （1） 環(huán)境溫度。變頻器與其他電子設(shè)備一樣，對(duì)周?chē)h(huán)境溫度有一定的要求，一般為“-10+40”。由于變頻器內(nèi)部是大功率的電子器件，極易受到工作溫度的影響，但為了保證變頻器工作的