使用變頻器的目的和優(yōu)點(diǎn)1

1、使用變頻器的目的和優(yōu)點(diǎn)變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類型的變頻器。正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)控制系統(tǒng)能夠的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是

2、既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使同用變頻器不能正常運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器地線的連接也是非常重要的。1、    變頻器的功能和用途變頻器和交流電機(jī)構(gòu)成的可調(diào)速傳動(dòng)稱為變頻器傳動(dòng)，其功能用途如下。其中可能互為關(guān)聯(lián)，實(shí)際上無(wú)明確分類，見(jiàn)下表，僅供參考。序號(hào)功能用途關(guān)鍵技術(shù)適用變頻器1節(jié)能風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵提高運(yùn)行可靠性多臺(tái)控制和調(diào)速通用變頻器2提高生產(chǎn)率起重機(jī)、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)注塑機(jī)傳送帶調(diào)速提高可靠性運(yùn)行平穩(wěn)，防止滑落通用

3、變頻器專用變頻器專用軟件3提高產(chǎn)品質(zhì)量機(jī)床紙、膜、鋼板加工印刷板開(kāi)孔機(jī)平滑加減速調(diào)速力矩控制定位控制通用變頻器工程型變頻器4設(shè)備合理化節(jié)省維護(hù)工廠自動(dòng)化纖維機(jī)械紙、膜、鋼板加工現(xiàn)有設(shè)備增速運(yùn)行力矩控制多電機(jī)一體控制多電機(jī)級(jí)聯(lián)控制提高可靠性通用變頻器工程型變頻器5改善環(huán)境耐惡劣環(huán)境空調(diào)機(jī)電梯減小噪音平滑加減速防爆安全性通用變頻器工程型變頻器專用變頻器2、變頻器選用件的特點(diǎn)和應(yīng)用眾所周知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電源的頻率是線性關(guān)系。變頻器就是利用這一原理將50Hz的市電通過(guò)整流和逆變轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的電源。由于變頻器是通過(guò)CPU產(chǎn)生6組脈寬可調(diào)的SPWM波控制三相的6組功率元件導(dǎo)通/關(guān)斷，從而形成電壓、頻率可

4、調(diào)的三相輸出電壓。其輸出電壓和輸出電流是由SPWM波和三角載波的交點(diǎn)產(chǎn)生的，不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，包含較強(qiáng)的高次諧波成分，對(duì)電網(wǎng)上的其他設(shè)備產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，甚至造成不能使用。 為了減小變頻器對(duì)其他設(shè)備和電網(wǎng)的干擾，同時(shí)防止電網(wǎng)其他干擾源對(duì)變頻器的干擾，需要在變頻器的輸入、輸出端增加濾波器、電抗器等抗干擾設(shè)備，為此森蘭公司推出適用與不同規(guī)格變頻器的濾波器、電抗器、制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，方便用戶使用。 變頻器選用件的特點(diǎn)和應(yīng)用 1 交流電抗器 串聯(lián)在電源與變頻器輸入側(cè)，用于抑制輸入電流的高次諧波，減少電源浪涌對(duì)變頻器的沖擊，改善三相電源的不平衡性，提高輸入電源的功率因數(shù)（提高到0.75-0.85）。建議

5、在下列情況下使用輸入交流電抗器： 變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為101以上； 同一電源上接有晶閘管設(shè)備或帶有開(kāi)關(guān)控制的功率因數(shù)補(bǔ)償裝置； 三相電源的電壓不平衡度較大（3）； 由于交流電抗器體積較大，成本較高，變頻器功率30kW時(shí)才考慮配置交流電抗器。 2 直流電抗器 直流電抗器串聯(lián)在直流中間環(huán)節(jié)母線中（端子P1、P之間）。主要是減小輸入電流的高次諧波成分，提高輸入電源的功率因數(shù)（提高到0.95）。此電抗器可與交流電抗器同時(shí)使用，變頻器功率30kW時(shí)才考慮配置。 3 濾波器 在變頻器輸入、輸出電路中，有許多高頻諧波電流，濾波器用于抑制變頻器產(chǎn)生的電磁干擾噪聲的傳導(dǎo)，也可抑制外界無(wú)線電

6、干擾以及瞬時(shí)沖擊、浪涌對(duì)變頻器的干擾。根據(jù)使用位置的不同可以分為輸入濾波器和輸出濾波器。 輸入濾波器有2種，線路濾波器和輻射濾波器： （1）線路濾波器串聯(lián)在變頻器輸入側(cè)，由電感線圈組成，通過(guò)增大電路的阻抗減小頻率較高的諧波電流；在需要使用外控端子控制變頻器時(shí)，如果控制回路電纜較長(zhǎng)，外部環(huán)境的干擾有可能從控制回路電纜侵入，造成變頻器誤動(dòng)作，此時(shí)將線路濾波器串聯(lián)在控制回路電纜上，可以消除干擾。 （2）輻射濾波器并聯(lián)在電源與變頻器輸入側(cè)，由高頻電容器組成，可以吸收頻率較高具有輻射能量的諧波成分，用于降低無(wú)線電噪聲。線路濾波器和輻射濾波器同時(shí)使用效果更好。 輸出濾波器串聯(lián)在變頻器輸出側(cè)，由電感線圈組成

7、，可以減小輸出電流中的高次諧波成分，抑制變頻器輸出側(cè)的浪涌電壓，同時(shí)可以減小電動(dòng)機(jī)由高頻諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩。注意輸出濾波器到變頻器和電機(jī)的接線盡量縮短，濾波器亦應(yīng)盡量靠近變頻器。 4 制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元 在變頻器停止和降速時(shí)，由于電機(jī)的慣性，電機(jī)會(huì)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量回饋給直流回路，消耗在內(nèi)置制動(dòng)電阻上，如果減速時(shí)間設(shè)定較短，造成直流母線電壓升高過(guò)快，能量來(lái)不及消耗掉，可能超過(guò)電容的耐壓或開(kāi)關(guān)元件的容許電壓，會(huì)造成變頻器損壞。因此生產(chǎn)廠家為不同規(guī)格的變頻器配備制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元。用戶在使用變頻器時(shí)將制動(dòng)電阻（P、DB）或制動(dòng)單元（P、N）連接在直流母線兩端，以便在直流母線電壓升高

8、到一定時(shí)，通過(guò)制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元消耗掉多余的能量，保護(hù)變頻器。 制動(dòng)電阻與使用電機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)矩有密切關(guān)系，而電機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)矩在運(yùn)行時(shí)是變化的，因此準(zhǔn)確計(jì)算制動(dòng)電阻比較困難，而且沒(méi)有必要，通常情況是采用經(jīng)驗(yàn)公式取一個(gè)近似的值。 制動(dòng)電阻R2UD/Ie UD700V Ie：變頻器額定電流 制動(dòng)電阻Pa UD2/Ie a為常數(shù)，電機(jī)容量小時(shí)取小，反之取大。 一般情況下，選用合適的制動(dòng)電阻即可，如果電機(jī)功率較大，為了提高變頻器在減速時(shí)的制動(dòng)能力，同時(shí)使用合適的制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，效果較好。 5 漏電保護(hù)器 在變頻器輸入、輸出引線和電機(jī)內(nèi)部均存在分布電容，且森蘭變頻器為低噪聲型，使用的載波頻率較高。因此變頻

9、器的對(duì)地漏電流較大（大容量機(jī)種更為明顯），有時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)電路誤動(dòng)作。遇到上述問(wèn)題時(shí)，除適當(dāng)降低載波頻率，縮短引線外，還應(yīng)安裝漏電保護(hù)器。 當(dāng)使用漏電保護(hù)器時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 漏電保護(hù)器應(yīng)設(shè)于變頻器的輸入側(cè)，置于空氣開(kāi)關(guān)（無(wú)熔絲斷路器）之后較為合適；漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流應(yīng)大于該線路在工頻電源下不使用變頻器時(shí)漏電流（線路、無(wú)線電噪聲濾波器、電機(jī)等漏電流的總和）的10倍。3、    使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)（1）  變頻調(diào)速的節(jié)能由于采用變頻調(diào)速后，風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能效果最明顯，節(jié)電率可達(dá)到20%60%，這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)水泵的耗用功率與轉(zhuǎn)速的三次方

10、成比例，當(dāng)用戶需要的平均流量較小時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速較低，其節(jié)能效果也是十分可觀的。而傳統(tǒng)的擋板和法門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)，耗用功率變化不大。由于這類負(fù)載很多，約占交流電動(dòng)機(jī)總?cè)萘康?0%30%，它們的節(jié)能就具有非常重要的意義。對(duì)于一些在低速運(yùn)行的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如傳送帶等，變頻調(diào)速也可節(jié)能。除此之外，原有調(diào)速方式耗能較大者（如繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)等），原有調(diào)速方式比較龐雜，效率較低者（如龍門刨床等），采用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果也很明顯。（2） 變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方面的優(yōu)勢(shì)變頻調(diào)速很容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。只需要改變變頻器內(nèi)部逆變管的開(kāi)關(guān)順序，即可實(shí)現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當(dāng)而燒毀電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題。變頻調(diào)

11、速系統(tǒng)起動(dòng)大都是從低速開(kāi)始，頻率較低。加、減速時(shí)間可以任意設(shè)定，故加、減速時(shí)間比較平緩，起動(dòng)電流較小，可以進(jìn)行較高頻率的起停。變頻調(diào)速系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，變頻器可以利用自己的制動(dòng)回路，將機(jī)械負(fù)載的能量消耗在制動(dòng)電阻上，也可回饋給供電電網(wǎng)，但回饋給電網(wǎng)需增加專用附件，投資較大。除此之外，變頻器還具有直流制動(dòng)功能，需要制動(dòng)時(shí)，變頻器給電動(dòng)機(jī)加上一個(gè)直流電壓，進(jìn)行制動(dòng)，則無(wú)需另加制動(dòng)控制電路。（3） 以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量為目的的應(yīng)用變頻調(diào)速除了在風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載上的應(yīng)用以外，還可以廣泛應(yīng)用于傳送、卷繞、起重、擠壓、機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域。它可以提高奇特的產(chǎn)成品率，延長(zhǎng)設(shè)備的正常工作周期和使用壽命，使操

12、作和控制系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，有的甚至可以改變?cè)械墓に囈?guī)范，從而提高了整個(gè)設(shè)備控制水平。使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)4、常見(jiàn)機(jī)械及其負(fù)載特性5、變頻器基頻設(shè)置參數(shù)的概念一、基頻參數(shù)的概念 變頻器基頻參數(shù)的示意圖如圖： 圖1 基頻以下，變頻器的輸出電壓隨輸出頻率的變化而變化，V/F=常數(shù)，適合恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。 基頻以上，變頻器的輸出電壓維持電源額定電壓不變，適合恒功率負(fù)載特性。 二、如何設(shè)置基頻 基頻參數(shù)設(shè)置應(yīng)該以電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)設(shè)置，而不能根據(jù)負(fù)載特性設(shè)置，即使電動(dòng)機(jī)選型不適合負(fù)載特性，以必須盡量遵循電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，否則，容易過(guò)流或過(guò)載。 例如：如果電機(jī)的額定工作頻率為50HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為50HZ；如果電機(jī)的額

13、定工作頻率為60HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為60HZ；如果電機(jī)的額定工作頻率為100HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為100HZ。 如果電動(dòng)機(jī)選擇專用的交流變頻電機(jī)，電機(jī)一般都標(biāo)注恒轉(zhuǎn)矩、恒功率調(diào)速范圍。如果標(biāo)注5100HZ為恒轉(zhuǎn)矩，100150HZ為恒功率，基頻應(yīng)該設(shè)置為100HZ。 三、基頻設(shè)置的注意點(diǎn) 基頻參數(shù)直接反映變頻器輸出電壓和輸出頻率的關(guān)系，如果設(shè)置不當(dāng)容易造成電動(dòng)機(jī)的過(guò)流或過(guò)載。如圖2所示。 圖2 如圖2所示，一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)的額定工作頻率為50HZ，額定電壓380V。 如果變頻器的基頻設(shè)置低于50HZ（如基頻1），V/F比例高，同等頻率的輸出電壓高，輸出電流高，在啟動(dòng)時(shí)，容易造成過(guò)流。 如果變頻器的基頻

14、設(shè)置高于50HZ（如基頻2），V/F比例低，同等頻率的輸出電壓低，輸出電流低，在啟動(dòng)時(shí)，容易造成無(wú)法啟動(dòng)而過(guò)載誤區(qū)1、使用變頻器都能節(jié)電     一些文獻(xiàn)宣稱變頻調(diào)速器是節(jié)電控制產(chǎn)品，給人的感覺(jué)是只要使用變頻調(diào)速器都能節(jié)電。    實(shí)際上，變頻調(diào)速器之所以能夠節(jié)電，是因?yàn)槠淠軐?duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。如果說(shuō)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(shè)備也都可以說(shuō)是節(jié)電控制產(chǎn)品。變頻調(diào)速器只不過(guò)比其它調(diào)速設(shè)備效率和功率因數(shù)略高罷了。    變頻調(diào)速器能否實(shí)現(xiàn)節(jié)電，是由其負(fù)載的調(diào)速特性決定的。對(duì)于離心風(fēng)機(jī)、離心水泵

15、這類負(fù)載，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。只要原來(lái)采用閥門控制流量，且不是滿負(fù)荷工作，改為調(diào)速運(yùn)行，均能實(shí)現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來(lái)的80%時(shí)，功率只有原來(lái)的51.2%?？梢?jiàn)，變頻調(diào)速器在這類負(fù)載中的應(yīng)用，節(jié)電效果最為明顯。對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)這類負(fù)載，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的大小無(wú)關(guān)，即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。若原來(lái)采用放風(fēng)閥放走多余風(fēng)量的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，改為調(diào)速運(yùn)行，也能實(shí)現(xiàn)節(jié)電。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為原來(lái)的80%時(shí)，功率為原來(lái)的80%。比在離心風(fēng)機(jī)、離心水泵中的應(yīng)用節(jié)電效果要小得多。對(duì)于恒功率負(fù)載，功率與轉(zhuǎn)速的大小無(wú)關(guān)。水泥廠恒功率負(fù)載，如配料皮帶秤，在設(shè)定流量一定的條件下，當(dāng)料層厚時(shí)，皮帶速度減慢；當(dāng)料層薄時(shí)，皮帶

16、速度加快。變頻調(diào)速器在這類負(fù)載中的應(yīng)用，不能節(jié)電。    與直流調(diào)速系統(tǒng)比較，直流電動(dòng)機(jī)比交流電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器比使用直流電動(dòng)機(jī)和直流調(diào)速器要節(jié)電，理論和實(shí)踐證明，這是不正確的。誤區(qū)2、變頻器的容量選擇以電動(dòng)機(jī)額定功率為依據(jù)    相對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，變頻調(diào)速器的價(jià)格較貴，因此在保證安全可靠運(yùn)行的前提下，合適地降低變頻調(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

17、用的4極交流異步電動(dòng)機(jī)的功率。    由于同容量電動(dòng)機(jī)，其極數(shù)不同，電動(dòng)機(jī)額定電流不同。隨著電動(dòng)機(jī)極數(shù)的增多，電動(dòng)機(jī)額定電流增大。變頻調(diào)速器的容量選擇不能以電動(dòng)機(jī)額定功率為依據(jù)。同時(shí)，對(duì)于原來(lái)未采用變頻器的改造項(xiàng)目，變頻調(diào)速器的容量選擇也不能以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)。這是因?yàn)?，電?dòng)機(jī)的容量選擇要考慮最大負(fù)荷、富裕系數(shù)、電動(dòng)機(jī)規(guī)格等因素，往往富裕量較大，工業(yè)用電動(dòng)機(jī)常常在50%60%額定負(fù)荷下運(yùn)行若以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)來(lái)選擇變頻調(diào)速器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，而可靠性并沒(méi)有因此得到提高。    對(duì)于鼠籠式電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速

18、器的容量選擇應(yīng)以變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機(jī)的最大正常工作電流1.1倍為原則，這樣可以最大限度地節(jié)約資金。對(duì)于重載起動(dòng)、高溫環(huán)境、繞線式電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等條件下，變頻調(diào)速器的容量應(yīng)適當(dāng)加大。    對(duì)于一開(kāi)始就采用變頻器的設(shè)計(jì)中，變頻器容量的選擇以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)無(wú)可厚非這是因?yàn)榇藭r(shí)變頻器容量不能以實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)選擇。當(dāng)然，為了減少投資，在有些場(chǎng)合，也可先不確定變頻器的容量，等設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，再根據(jù)實(shí)際電流進(jìn)行選擇。    內(nèi)蒙古某水泥公司24m×13m水泥磨二級(jí)粉磨系統(tǒng)中，有1臺(tái)國(guó)產(chǎn)N1500型OSepa

19、高效選粉機(jī)，配用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y2315M4型，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。投入運(yùn)行后，最大工作頻率48Hz，電流只有180A，不到電動(dòng)機(jī)額定電流的70%，電動(dòng)機(jī)本身已有相當(dāng)?shù)母辉Ａ慷冾l器選用規(guī)格又比拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)大1個(gè)等級(jí)，造成不應(yīng)有的浪費(fèi)，可靠性不會(huì)因此而提高。    安徽巢湖水泥廠3號(hào)石灰石破碎機(jī)，其喂料系統(tǒng)采用1500×12000板式喂料機(jī)，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)選用Y225M4型交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額定功率45kW，額定電流為84.6A。在進(jìn)行變頻調(diào)速改造前，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，板式喂料機(jī)

20、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相平均電流僅30A，只有電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，取得了較好的使用效果。    這2個(gè)例子一反一正說(shuō)明了，對(duì)于原來(lái)未采用變頻器的改造項(xiàng)目，變頻器的容量以實(shí)際工況為依據(jù)來(lái)選擇可大幅度減少投資。誤區(qū)3、用視在功率計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能收益    用視在功率計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能效果如文獻(xiàn)1原系統(tǒng)風(fēng)機(jī)工頻滿載工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流為289A，采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz滿載運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)約為0.99，電流是257A，

21、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(jì)算如下：S=UI=×380×(289257)=21kVA    因此該文認(rèn)為其節(jié)能效果約為單機(jī)容量的11%左右。    實(shí)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(shí)，視在功率節(jié)約百分比與電流節(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(dòng)機(jī)實(shí)際消耗的功率。電動(dòng)機(jī)實(shí)際消耗的功率只能用有功功率表示。在該例中，雖用實(shí)際電流計(jì)算，但計(jì)算的是視在功率，而不是有功功率我們知道，電動(dòng)機(jī)實(shí)際消耗的功率是由風(fēng)機(jī)及其

22、負(fù)載決定的。功率因數(shù)的提高并沒(méi)有改變風(fēng)機(jī)的負(fù)載，也沒(méi)有提高風(fēng)機(jī)的效率，風(fēng)機(jī)實(shí)際消耗的功率沒(méi)有減少。功率因數(shù)提高后，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)也沒(méi)有改變，電動(dòng)機(jī)定子電流并沒(méi)有減少，電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率和無(wú)功功率都沒(méi)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(wú)功功率供給了電動(dòng)機(jī)消耗。隨著功率因數(shù)提高，變頻器的實(shí)際輸入電流減少，從而減少了電網(wǎng)至變頻器之間的線損和變壓器的銅耗。同時(shí)，負(fù)荷電流減小，給變頻器供電的變壓器、開(kāi)關(guān)、接觸器、導(dǎo)線等配電設(shè)備可以帶更多的負(fù)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(yùn)行時(shí)，不僅沒(méi)有節(jié)能，而且還費(fèi)電。因此，用視在

23、功率計(jì)算節(jié)能效果是不對(duì)的。    某水泥廠離心風(fēng)機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y280S4，額定功率為75kW，額定電壓380V，額定電流140A。在進(jìn)行變頻調(diào)速改造前，閥門全開(kāi)，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)電流70A，只有50%負(fù)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(kāi)，額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，三相電網(wǎng)平均電流為37A，從而認(rèn)為節(jié)電（7037）÷70×100%=44.28%。這樣計(jì)算，看似合適，實(shí)質(zhì)上仍是以視在功率計(jì)算節(jié)能效果。該廠在進(jìn)一步測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，此時(shí)功率因數(shù)為0.94，有功功率為22.9kW，視在功率

24、為24.4kVA?？梢?jiàn)，有功功率增加，不但沒(méi)有節(jié)電，反而費(fèi)電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗，而沒(méi)有考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的關(guān)鍵在于沒(méi)有考慮功率因數(shù)提高對(duì)電流下降的影響，默認(rèn)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(jì)算節(jié)能效果時(shí)，必須用有功功率，不能用視在功率。誤區(qū)4、變頻器輸出側(cè)不能加裝接觸器    幾乎所有變頻調(diào)速器使用說(shuō)明書都指出，變頻調(diào)速器輸出側(cè)不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說(shuō)明書就規(guī)定“切勿在輸出回路連接電磁開(kāi)關(guān)、電磁接觸器”。    廠家的規(guī)定是為了防止在變頻調(diào)速器有輸出時(shí)接觸器動(dòng)

25、作。變頻器在運(yùn)行中連接負(fù)載，會(huì)由于漏電流而使過(guò)電流保護(hù)回路動(dòng)作。那么，只要在變頻調(diào)速器輸出與接觸器動(dòng)作之間，加以必要的控制聯(lián)鎖，保證只有在變頻調(diào)速器無(wú)輸出時(shí)，接觸器才能動(dòng)作，變頻調(diào)速器輸出側(cè)就可以加裝接觸器。這種方案對(duì)于只有1臺(tái)變頻調(diào)速器，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)(1臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，1臺(tái)電動(dòng)機(jī)備用)的場(chǎng)合，具有重要的意義。當(dāng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以很方便地將變頻器切換到備用電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)延時(shí)使變頻器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)備用電動(dòng)機(jī)自動(dòng)投入變頻運(yùn)行。并且還可以很方便地實(shí)現(xiàn)2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的互為備用。誤區(qū)5、變頻調(diào)速器在離心風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用，可完全取代風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)閥門    采用變頻調(diào)速器對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)

26、速來(lái)控制風(fēng)量，與調(diào)節(jié)閥門控制風(fēng)量相比，具有明顯的節(jié)電效果。但在有些場(chǎng)合，變頻調(diào)速器不能完全取代風(fēng)機(jī)的閥門，在設(shè)計(jì)中要引起特別注意。為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們先從其節(jié)電原理談起。離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。    如圖1所示，曲線(1)為風(fēng)機(jī)在恒速下，風(fēng)壓風(fēng)量(HQ)特性；曲線(2)為管網(wǎng)風(fēng)阻特性(閥門開(kāi)度全開(kāi))。風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)時(shí)輸出風(fēng)量為Q1，此時(shí)軸功率N1與Q1、H1的乘積面積(AH1OQ1)成正比。當(dāng)風(fēng)量從Q1減少到Q2，如采用調(diào)節(jié)閥門方法，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(3)。系統(tǒng)由原來(lái)的工況點(diǎn)A變到新的工況點(diǎn)B

27、運(yùn)行，風(fēng)壓反而增加，軸功率N2與面積(BH2OQ2)成正比，N1與N2相差不多。如果采用調(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2，則風(fēng)壓風(fēng)量(HQ)特性如曲線(4)所示，在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3(相當(dāng)于面積CH3OQ2)隨著顯著減少，節(jié)能效果十分顯著。    從上面的分析還可以看出，調(diào)節(jié)閥門控制風(fēng)量，隨著風(fēng)量的減少，風(fēng)壓反而增加；而采用變頻調(diào)速器調(diào)速來(lái)控制風(fēng)量，隨著風(fēng)量的減少，風(fēng)壓大幅度下降。風(fēng)壓下降太多，有可能滿足不了工藝要求。即如果工況點(diǎn)在曲線(1)、曲線(2)、H軸所圍區(qū)域內(nèi)部，單純地依靠變頻調(diào)速器調(diào)速將無(wú)法滿足工藝要求，需要和閥

28、門調(diào)節(jié)結(jié)合才能滿足工藝要求。某廠引進(jìn)的變頻調(diào)速器，在離心風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用中，因沒(méi)有設(shè)計(jì)閥門，單純地依靠變頻調(diào)速器調(diào)速來(lái)改變風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)，吃盡了苦頭。要么轉(zhuǎn)速太高，風(fēng)量太大；若降低轉(zhuǎn)速，風(fēng)壓又滿足不了工藝要求，吹不進(jìn)風(fēng)。因此離心風(fēng)機(jī)在使用變頻調(diào)速器調(diào)速節(jié)電時(shí)，要兼顧風(fēng)量和風(fēng)壓這2個(gè)指標(biāo)，否則會(huì)帶來(lái)不良的后果。誤區(qū)6、 通用電動(dòng)機(jī)只能在其額定轉(zhuǎn)速以下采用變頻調(diào)速器降速運(yùn)行    經(jīng)典理論認(rèn)為，通用電動(dòng)機(jī)頻率上限為55Hz。這是因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要調(diào)到額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí)，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時(shí)，若仍按恒轉(zhuǎn)矩原則控制，則定子電壓將升高超過(guò)額定電

29、壓。那么，當(dāng)調(diào)速范圍高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)須保持定子電壓為額定電壓不變。這時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉(zhuǎn)矩將減小，機(jī)械特性變軟，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力大幅度減少。    由此可見(jiàn)，通用電動(dòng)機(jī)頻率上限為55Hz是有前提條件的：    1、定子電壓不能超過(guò)額定電壓；    2、電動(dòng)機(jī)在額定功率運(yùn)行；    3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。    上述情況下，理論和試驗(yàn)證明，若頻率超過(guò)55Hz，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變小，機(jī)械特性變軟，過(guò)載能力下降，鐵耗急增

30、，發(fā)熱嚴(yán)重。     筆者認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況表明，通用電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)變頻調(diào)速器進(jìn)行提速運(yùn)行能否變頻提速?能提多少?主要是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載來(lái)決定的首先，要弄清負(fù)荷率是多少?其次，要搞清楚負(fù)載特性，根據(jù)負(fù)載的具體情況，進(jìn)行推算。簡(jiǎn)單分析如下：    1、事實(shí)上，對(duì)于380V通用電動(dòng)機(jī)，定子電壓超過(guò)額定電壓10%長(zhǎng)期運(yùn)行是可以的，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣及壽命沒(méi)有影響。定子電壓提高，轉(zhuǎn)矩顯著增大，定子電流減少，繞組溫度下降。    2、電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率通常為50%60%     一般情況下

31、，工業(yè)用電動(dòng)機(jī)通常在50%60%額定功率下工作。經(jīng)推算，電動(dòng)機(jī)輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時(shí)，定子電流下降26.4%，此時(shí)，即使是恒轉(zhuǎn)矩控制，采用變頻調(diào)速器提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速20%，定子電流也不但不會(huì)上升，反而會(huì)下降。盡管提高頻率后，電動(dòng)機(jī)鐵耗急增，但由其產(chǎn)生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動(dòng)機(jī)繞組溫度也將明顯下降。    3、負(fù)載特性各種各樣    電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是為負(fù)載服務(wù)的，不同的負(fù)載，機(jī)械特性不同。電動(dòng)機(jī)在提速后必須滿足負(fù)載機(jī)械特性的要求。經(jīng)推算恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不同負(fù)荷率(k)時(shí)的允許最高運(yùn)行頻率(fma

32、x)與負(fù)荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對(duì)恒功率負(fù)載，通用電動(dòng)機(jī)的允許最高工作頻率主要受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度限制，筆者認(rèn)為一般限制在100Hz以內(nèi)為宜。    應(yīng)用實(shí)例：    我廠鏈斗輸送機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因產(chǎn)量提高，需將其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高20%。該電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180L6，額定功率15kW，額定電壓380V，額定電流31.6A，額定轉(zhuǎn)速980r/min，效率89.5%，功率因數(shù)0.81，運(yùn)行電流1820A，正常時(shí)最大運(yùn)行功率7.5kW，負(fù)荷率為50%。安裝CIMRG5A4015型變頻調(diào)速器后，運(yùn)行頻率60H

33、z，提高轉(zhuǎn)速20%，變頻器輸出電壓最高設(shè)定為410V，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流1215A，下降30%左右，電動(dòng)機(jī)繞組溫度明顯下降。誤區(qū)7、忽視變頻器的自身特點(diǎn)    變頻調(diào)速器的調(diào)試工作一般由經(jīng)銷廠家來(lái)完成，不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。變頻調(diào)速器的安裝工作較簡(jiǎn)單，一般由用戶來(lái)完成。一些用戶不認(rèn)真閱讀變頻調(diào)速器的使用說(shuō)明書，不嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工，忽視變頻器自身特點(diǎn)，將其等同于一般電氣器件，憑想當(dāng)然和經(jīng)驗(yàn)辦事，為故障和事故埋下了隱患。    根據(jù)變頻調(diào)速器的使用說(shuō)明書的要求，接到電動(dòng)機(jī)的電纜應(yīng)采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設(shè)。截?cái)嚯娎|的端頭應(yīng)盡

34、可能整齊，未屏蔽的線段盡可能短，電纜長(zhǎng)度不宜超過(guò)一定的距離（一般為50m）。當(dāng)變頻調(diào)速器與電動(dòng)機(jī)間的接線距離較長(zhǎng)時(shí)，來(lái)自電纜的高諧波漏電流會(huì)對(duì)變頻調(diào)速器和周邊設(shè)備產(chǎn)生不利影響。從變頻器控制的電動(dòng)機(jī)返回的接地線，應(yīng)直接連到變頻器相應(yīng)的接地端子上。變頻器的接地線切勿與焊機(jī)及動(dòng)力設(shè)備共用，且盡可能短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流，與接地點(diǎn)太遠(yuǎn)則接地端子的電位不穩(wěn)定。變頻器的接地線的最小截面積必須大于或等于供電電源電纜的截面積。為了防止干擾而引起的誤動(dòng)作，控制電纜應(yīng)使用絞合屏蔽線或雙股屏蔽線。同時(shí)要注意切勿將屏蔽網(wǎng)線接觸到其它信號(hào)線及設(shè)備外殼，用絕緣膠帶纏包起來(lái)。為了避免其受到噪聲的影響，控制電纜長(zhǎng)度不宜超過(guò)50m?？刂齐娎|和電動(dòng)機(jī)電纜必須分開(kāi)敷設(shè)，使用單獨(dú)的走線槽，并盡可能遠(yuǎn)離。當(dāng)二者必須交叉時(shí)，應(yīng)采取垂直交叉千萬(wàn)不能將它們放在同一個(gè)管道或電纜槽中。而一些用戶在進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格按照上述要求進(jìn)行施工，導(dǎo)致在單獨(dú)調(diào)試時(shí)設(shè)