論變頻器運行過程中存在的問題及其對策

1、摘 要 變頻器，也稱為變頻驅(qū)動器或驅(qū)動控制器。變頻器是可調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的一種，是應(yīng)用變頻驅(qū)動技術(shù)改變交流電動機工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機速度及轉(zhuǎn)矩。自80年代通過變頻器進入中國市場以來，得到了廣泛應(yīng)用。 但隨著應(yīng)用范圍的擴大，暴露出來的問題也越來越多。如諧波問題、變頻器負載匹配問題、發(fā)熱問題。以上這些問題已經(jīng)引起了有關(guān)管理部門和廠礦的注意并制定了相的技術(shù)標(biāo)準。研究變頻器運行過程中存在的各類問題，具有十分重要的意義。本文擬在搜集資料，對各類變頻問題的分析的基礎(chǔ)上，梳理變頻器運行過程中存在的問題，并探討各類問題的解決方案。關(guān)鍵詞:變頻器；諧波；負載；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（論文）目 錄1 緒論·····················

6、·······································12 存在的問題及對策·········&

7、#183;··································2 2.1 諧波問題及對策·············

8、·························2 2.2 噪聲與振動及其對策······················

9、83;···········2 2.3 振動問題及對策····································&#

10、183;·3 2.4負載匹配及對策······································3 2.5 發(fā)熱問題及對策······&

11、#183;·····································33 故障實例及對策分析··········&

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)用中的常見問題及處理方法····················64 變頻器選型及安裝注意事項···········

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·······························13結(jié)論·····&#

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

18、3;··········································16參考文獻······

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

20、流電動機速度及轉(zhuǎn)矩。 自80年代通過變頻器進入中國市場以來，得到了廣泛應(yīng)用。我國的電動機用電量占全國發(fā)電量的60%70%，風(fēng)機、水泵設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(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、閥門地截流過程中。由于風(fēng)機、水泵類大多為平房轉(zhuǎn)矩負載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機、水泵轉(zhuǎn)速下降時，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。許多機械由于工藝需要，要求電動機能夠調(diào)速。過去

21、由于交流電動機調(diào)速困難，調(diào)速性能要求高的場合都采用直流調(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，往往需要進行是量和直接轉(zhuǎn)矩控制，來滿足各種工藝要求。利用變頻器拖動電動機，起動電流小，可以實現(xiàn)軟起動和無級調(diào)速，方便的進行加減速控制，是電動機獲得高性能，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越廣泛的應(yīng)用。 但隨著應(yīng)用范圍的擴大，暴露出來的問題也越來越多。如諧波問題、變頻器負載匹配問題、發(fā)熱問題。以上這些問題已經(jīng)引起了有關(guān)管理部門和廠礦的注意并制定了相的技術(shù)標(biāo)準。研究變頻器運行過程中存在的各類問題，具有十分重要的意義。本文

22、擬在搜集資料，對各類變頻問題的分析的基礎(chǔ)上，梳理變頻器運行過程中存在的問題，并探討各類問題的解決方案。 2 存在的問題及對策 隨著變頻器應(yīng)用范圍的擴大，運行中出現(xiàn)的問題也越來越多，主要表現(xiàn)為：高次諧波、噪聲與振動、負載匹配、發(fā)熱等問題。本文針對以上問題進行分析并提出相應(yīng)措施。2.1諧波問題及對策 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，較低次諧波通常對電動機負載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增

23、加，使電動機出力不足，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，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LC型，吸收諧波和增大電源或負載阻抗，達到抑制目的。 2.1.3 采用變壓器多項運行 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)置專用濾波器用來檢測變頻器和相位，并產(chǎn)生一個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 噪聲與振動及其對策 采用變頻器調(diào)速，將產(chǎn)生噪聲和振動，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，很可能引起與電動機的各個部分產(chǎn)生諧振等。 2.2.1 噪聲問題及對策 用變頻器傳動電動機時，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。 變頻器傳動電動機產(chǎn)生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開關(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。采用特殊電動機在較低頻的噪聲音量較嚴重時，要檢查與軸系統(tǒng)（含負載）固有頻率的諧振。2.3 振動問題及對策 變頻器工作時，輸出波形中的高次諧波引起的磁場對許多機械部件產(chǎn)生電磁策動力，策動力的頻率總能與這些機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?。對振動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方式時有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時，低次的諧波分量小，影響變小。 減弱或消除振動的方法，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，可改用正弦波PWM方式變頻器，以減小脈動轉(zhuǎn)矩。從電動機與負載相連而成的機械系統(tǒng)，為防止振動，必須使整個系統(tǒng)不與電動機產(chǎn)生的電磁力諧波。2.4負載匹配及對策 生產(chǎn)機械的種類繁多，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機所帶負載的性質(zhì)，即負載特性，然后再選擇變頻器和電動機。負載有

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

28、機的組合最合適。這類負載對變頻器的性能要求不高，只要求經(jīng)濟性和可靠性，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，功率急劇增加，有時超過電動機變頻器的容量，導(dǎo)致電動機過熱或不能運轉(zhuǎn)，故對這類負載轉(zhuǎn)矩，不要輕易將頻率提高到工頻以上。 2.4.3 恒功率負載 恒功率負載指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定的負載，如卷取機、機床等。對恒功率特性的負載配用變頻器時，應(yīng)注意的問題：在工頻以上頻率范圍內(nèi)變頻器輸出電壓為定值控制，所以電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒功率特性，使用標(biāo)準電動機與通用變頻器的組合沒有問題。而在工頻以下頻率范圍內(nèi)為U/f定值控

29、制，電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩又相反傾向，標(biāo)準電動機與通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門設(shè)計。2.5發(fā)熱問題及對策 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\行，必須對變頻器進行散熱。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)含電子元件機電解電容等，所以溫度對其壽命影響較大。通用變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求10+50，如果能降低變頻器運行溫度，就延長了變頻器的使用壽命，性能也穩(wěn)定。3 故障實例及對策分析3.1 誤操作故障 山東鋁業(yè)公司水泥廠

30、7#水泥回轉(zhuǎn)窯篦式冷卻機設(shè)計選用兩臺Y250M-830kW電動機分別傳動兩級篦床，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)，其電源接觸器及運轉(zhuǎn)命令上冷卻機現(xiàn)場和控制室兩地操作，KA是篦冷機與破碎機聯(lián)鎖觸點。變頻器系統(tǒng)試車時，因工藝需要，操作人員在主控室操作SB4斷開變頻器電源接觸器KM，使處于集中控制的篦冷機停車。重新開車時，兩臺變頻器均進入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)位無效，測量主電路直流電壓為518V。經(jīng)分析,故障

31、前篦冷機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現(xiàn)停車時，計算機進行內(nèi)部數(shù)據(jù)讀操作并獲取正轉(zhuǎn)指令，但此時主回路直流電壓尚未建立，CPU檢測后封鎖輸出，發(fā)出OH2故障信號，因此，導(dǎo)致故障的真正原因是錯誤操作，而非現(xiàn)場技術(shù)人員認為的由電源接觸器頻繁起動變頻器所致。故障原因明確以后，針對現(xiàn)場情況規(guī)定了操作程序，開停車使用控制室內(nèi)的S2（集中控制時）或SB5、SB6開停車按鈕，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)停機檢修時啟用，以避免誤操作現(xiàn)象出現(xiàn)，系統(tǒng)運行正常。  3.2 使用條件造成的故障 一家油田某采區(qū)所用的九臺變頻器在

32、短期內(nèi)燒毀三臺，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)電壓有時高達480V，遠超過手冊規(guī)定的+10%的電壓上限，使絕緣裕度較小的控制變壓器燒毀。這是一個變頻器用于嚴重過壓條件下而損壞的曲型事例。因此，使用變頻器時，應(yīng)對使用現(xiàn)場的電網(wǎng)質(zhì)量、環(huán)境溫度、粉塵、干擾等條件認真調(diào)查，外部條件不能滿足要求時應(yīng)采取有效措施加以解決。3.3 變頻器應(yīng)用中的常見問題及處理方法 3.3.1變頻器電源開關(guān)的設(shè)置與控制 變頻器用戶手冊規(guī)定，在電源與主電路端子之間，一定要接一個開關(guān)，這是為了確保檢修安全。對這一點，一般用戶能夠按手冊要 求做。但容易忽視的是手冊還建議在開關(guān)后裝設(shè)電磁接觸器，

33、其目的是在變頻器進入故障保護狀態(tài)時能及時切斷電源，防止故障擴散。 在實際使用中，有的用戶沒有安裝，有的使用不合理；如圖1方案中電源接觸器僅被用來實現(xiàn)遠地停送電及變頻器的過負荷保護；有些 方案則僅用于起、停電動機。這都是不恰當(dāng)?shù)?。由于變頻器價格較高，使用時應(yīng)在電源接觸器控制回路中串接變頻器故障報警接觸器動 斷觸點控制回路中串接變頻器故障報警接鏈接觸器動斷觸點（如富士P7/G7系列的B30、C30觸點），這對大容量變頻器尤為重要。 變頻器電源進線端一定要裝設(shè)開關(guān)，使用中宜優(yōu)選刀熔開關(guān)，該開關(guān)有明顯的斷點，集電源開關(guān)、隔離開關(guān)、應(yīng)急開關(guān)和是路保護 于一體，性能優(yōu)于目前采用較多的單一熔斷器、刀開關(guān)或自

34、動空氣開關(guān)等方案。對大容量變頻器應(yīng)選配快速熔斷器以保護整流模塊。 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，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 集中報警輸出信號得以保持，便于實現(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、停電動機 實際應(yīng)用中，有許多控制方案設(shè)置外圍電路控制電源側(cè)接觸器實現(xiàn)系統(tǒng)軟起動特性，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，該方案電動機起動時按SB2，其觸點閉合，KA1得電，其動合觸點分別發(fā)出變頻器運行和時 間繼電器KT的激勵命令，K

35、T延時斷開動合觸點提供繼電器KA2激勵命令，KA2動合觸點控制KM吸合，變頻器得電起動電動機。停車時 按SB1發(fā)出停車命令，KA1斷電，其動合觸點復(fù)位，取消運行命令并使KT斷電，KT動合觸點延時20s復(fù)位，電源接觸器KM斷電，實 現(xiàn)當(dāng)KM起動時，先閉合KA1，停止時先斷開KA1的辦法，可達到起動、停止軟特性，從而避免電動機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變頻器來實現(xiàn)電動機起動、停止的軟特性是錯誤的。由圖3可知，當(dāng)電壓型交-直-交變頻器 通電時，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 于頻繁起動的設(shè)備

36、。對不頻繁起動的設(shè)備也無優(yōu)越性（某些大容量變頻器根本無法起動，如例1所述），因為變頻器本身具有優(yōu)越的控 制性能，實現(xiàn)軟起動特性應(yīng)優(yōu)先考慮利用正、反轉(zhuǎn)命令和通過加、減速速時間設(shè)定實現(xiàn)，無謂地增加許多外圍電路器件，不但浪費資金 而且降低了系統(tǒng)的可靠性，大大降低了響應(yīng)速度，加大維護工作量，增加損耗，是不足取的。 3.3.3 電動機過載保護宜優(yōu)先選擇電子熱繼電器 一部分專業(yè)人員認為，變頻器內(nèi)部的過載保護只是為保護其自身而設(shè)，對電動機過載保護不適用，為了保護電動機，必須另設(shè)熱繼 電器。在實際應(yīng)用中，筆者所見各種變頻調(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，以完成所控單臺電動機的過負荷 保護，

37、這顯然又是一種誤解。對一臺變頻器控制一臺標(biāo)準四極電動機的控制方案而言，使用變頻器電子熱過載繼電器保護電動機過載， 無疑要優(yōu)于外加熱繼電器，對普通電動機可利用其矯正特性解決低速運行時冷卻條件惡化的問題，使保護性能更可靠。尤其是新型高機 能變頻器（如富士9S系列）現(xiàn)已在用戶手冊中給出設(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機的匹配，電子 熱過載繼電器可在50%105%額定電流范圍內(nèi)選擇設(shè)定。 只有在下列情況時，才用常規(guī)熱繼電器代替電子熱繼電器:所用電動機不是四極電動機。 使用特殊電動機（非標(biāo)準通用電動機） 一臺變頻器控制多臺電動機。電動機頻繁起動。 但是，如果用戶有豐富的運行經(jīng)驗

38、時，筆者仍建議通過電子熱繼電器的合理設(shè)定（引入校正系數(shù)）來完成單臺電動機變頻調(diào)速的過 載保護。 當(dāng)變步器選用外部熱繼電器進行電動機過載保護時，熱繼電器應(yīng)裝設(shè)于變頻器輸出側(cè)，常見的裝于輸入側(cè)的方案起不到保護作用（變 頻器的變頻變壓特性使 其低頻時輸入電流遠遠小于輸出電流）。過載保護應(yīng)根據(jù)設(shè)備工藝要求情況，采用變頻器停止命令（斷開CM） 或空轉(zhuǎn)停車（斷開BX）命令實現(xiàn)停車，不宜通過電源接觸器實現(xiàn)。 3.3.4變頻器與電動機間不宜裝設(shè)接觸器 裝設(shè)于變頻器和電動機間的接觸器在電動機運行時通斷，將產(chǎn)生操作過電壓，對變頻器造成損害，因此，用戶手冊要求原則上不要 在變頻器與電動機之間裝設(shè)接觸器。但是，當(dāng)變頻

39、器用于下列情況時，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)時常工作于額定轉(zhuǎn)速，為實現(xiàn)經(jīng)濟運行需切除變頻器時。參與重要工藝流程，不能長時間停運，需切換備用控制系統(tǒng)以提高系統(tǒng)可靠性時。一臺變頻器控制多臺電動機（包括互為備用的電動機）時。變頻器輸出側(cè)設(shè)置電磁時，設(shè)計外圍電路應(yīng)避免接觸器在 變頻器有輸出時動作，任何時候嚴禁將電源接入變頻器輸出端。 目前，有些用戶為了方便測試負荷電纜和電動機絕緣，在變頻器輸出側(cè)設(shè)置自動空氣開關(guān)，用以在測試時切除變頻器，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，通常情況下測量電動機及電纜絕緣時，可選用鉛絲 或軟銅線將變頻器輸入

40、、輸出、直流電抗器和制動單元聯(lián)接端子可靠短接后進行測試，僅在需要測量電纜相間絕緣時拆線檢測，確無必 要增加投資，否則還要采取可靠措施，防止在運行中誤操作。3.3.5 電流檢測時電漢互感器的設(shè)置及電流表的選擇由于設(shè)計人員或用戶容易忽視變頻器輸出頻率的變化特性，在電流檢測及儀表選型上經(jīng)學(xué)出現(xiàn)錯誤。變頻器輸出側(cè)電流測量應(yīng)使用 電磁經(jīng)系儀表，以獲得所需的測量精度。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，這是錯誤的論點。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的。由電流互感器鐵心磁通密度計算公 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，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1kHz時，鐵心溫度會增高。但是，由于互感器正常運行時激磁電流設(shè)計得很小 （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，其電流誤差是很小的。通過實際校驗對比可知，當(dāng)變頻器輸出 頻率在1050Hz之間變化時，電磁系電流表指示誤差很小，實測誤差在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），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)動負載變化不太大的往復(fù)運動設(shè)備時，由于設(shè)備傳動力矩的 周期性變化，使

42、變頻器輸出電流產(chǎn)生一定波動，變頻器的LED數(shù)碼顯示電流值跳字嚴重，造成觀察讀數(shù)困難，采用模擬電流表可有效地解決這個問題。應(yīng)當(dāng)注意的是，使用指針式電流表測量變頻器輸出側(cè)電流時，必須選擇電磁經(jīng)系儀表（手冊通常稱作動鐵式），使用時應(yīng)嚴格按用 戶手冊的規(guī)定選擇安裝，以保證應(yīng)有的精度。如選用整流系儀表（該錯誤非常普遍）時，經(jīng)實測在1950Hz區(qū)間，指示誤差為69.7%16.66%， 且為負偏差。 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，一般有信號燈指示電源即可，如電壓不 穩(wěn)時可設(shè)電壓表監(jiān)視。大容量變頻器低頻運行時，其輸入側(cè)電流表可能無指示。如今，變頻器已具有很強的

43、功能，但是，國內(nèi)的應(yīng)用情況在很大程度上與錄像機一樣，其功能的開發(fā)與正確應(yīng)用十分有限，許多地 方僅限于能夠開停車和調(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4.1變頻器的選擇 4.1.1負載類型與變頻器的選擇變頻器的正確選擇對于控制系統(tǒng)的正常運行是非常關(guān)鍵的。選擇變頻器時必須要充分了解變頻器所驅(qū)動的負載特性。人們在實踐中常將生產(chǎn)機械分為三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載和風(fēng)機、水泵負載。 恒轉(zhuǎn)矩負載。負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(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，擠壓機等摩擦類負載以及吊車、提升機等位

44、能負載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運行，應(yīng)該考慮標(biāo)準異步電動機的散熱能力，避免電動機的溫升過高。恒功率負載。機床主軸和軋機、造紙機、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機、開卷機等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負載。負載的恒功率性質(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，受機械強度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調(diào)速時，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，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功

45、率調(diào)速。如果電動機的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時，即所謂"匹配"的情況下，電動機的容量和變頻器的容量均最小。風(fēng)機、泵類負載。在各種風(fēng)機、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動，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，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時所需功率隨轉(zhuǎn)速增長過快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機、泵類負載超工頻運行。 電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。（

46、1）風(fēng)機和水泵是最普通的負載：對變頻器的要求最為簡單，只要變頻器容量等于電動機容量即可（空壓機、 深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉需加大容量）。 （2） 起重機類負載：這類負載的特點是啟動時沖擊很大，因此要求變頻器有一定余量。同時，在重物下放肘, 會有能量回饋，因此要使用制動單元或采用共用母線方式。 （3）不均行負載：有的負載有時輕，有時重，此時應(yīng)按照重負載的情況來選擇變頻器容量，例如軋鋼機機械、 粉碎機械、攪拌機等。 （4）大慣性負載：如離心機、沖床、水泥廠的旋轉(zhuǎn)窯，此類負載慣性很大，因此啟動時可能會振蕩，電動機減 速時有能量回饋。應(yīng)該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩。配合制動單元消

47、除回饋電能。長期低速動轉(zhuǎn)，由于電機發(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級電 機，使電機運轉(zhuǎn)在較高頻率附近。 4.1.2變頻器選擇注意事項 （1）根據(jù)負載特性選擇變頻器，如負載為恒轉(zhuǎn)矩負載需選擇siemens MMVMDV 變頻器，如負載為風(fēng)機、泵類負載應(yīng)選擇siemens ECO變頻器。 （2）選擇變頻器時應(yīng)以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機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，會造成電動機的功率因數(shù)和效率都會變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機的電流增加10而溫升增加約20。所以在選擇電動機和變頻器時，

48、應(yīng)考慮到這中情況，適當(dāng)留有裕量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。 （3）變頻器若要長電纜運行時，此時應(yīng)該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，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)的幾臺電機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為VF控制方式，并且變頻器無法保護電動機的過流、過載保護，此時需在每臺電動機上加熔斷器來實現(xiàn)保護。 （5）對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率、高海拔高度等，此時會引起變頻器

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時，由于高速電動機的電抗小，高次諧波亦增加輸出電流值。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應(yīng)比普通電動機的變頻器稍大一些。 （7）變頻器用于變極電動機時，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，在運行中進行極數(shù)轉(zhuǎn)換時，應(yīng)先停止電動機工作，否則會造成電動機空轉(zhuǎn)，惡劣時會造成變頻器損壞。 （8）驅(qū)動防爆電動機時，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險場所之外。 （9）使用變頻器驅(qū)動齒輪減速電動機時，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時，在低速范圍內(nèi)沒有限制；在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范

50、圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。因此，不要超過最高轉(zhuǎn)速容許值。 （10）變頻器驅(qū)動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機時，大多是利用已有的電動機。繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩GD2較大的場合，在設(shè)定加減速時間時應(yīng)多注意。（11）變頻器驅(qū)動同步電動機時，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機額定電流與同步牽入電流的標(biāo)幺值的乘積。（12）對于壓縮機、振動機等轉(zhuǎn)矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下，如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變

51、頻器的話，有可能發(fā)生因峰值電流使過電流保護動作現(xiàn)象。因此，應(yīng)了解工頻運行情況，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)動潛水泵電動機時，因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大，所以選擇變頻器時，其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流。（13）當(dāng)變頻器控制羅茨風(fēng)機時，由于其起動電流很大，所以選擇變頻器時一定要注意變頻器的容量是否足夠大。（14）選擇變頻器時，一定要注意其防護等級是否與現(xiàn)場的情況相匹配。否則現(xiàn)場的灰塵、水汽會影響變頻器的長久運行。（15）單相電動機不適用變頻器驅(qū)動。4.2變頻器安裝注意事項變頻器的安裝環(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等各環(huán)節(jié)及注意事項，這些安裝細節(jié)是確保變頻器安全和可靠運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)運行安全和系統(tǒng)的可靠性，這也是許多現(xiàn)場電氣工程師和直接用戶急需了解或做得不夠完善的問題。在安裝環(huán)境方面，需要注意以下幾點： （1） 環(huán)境溫度。變頻器與其他電子設(shè)備一樣，對周圍環(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