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变频器应用误区<二>
发布时间:2011-11-09   点击次数:693次

                            变频器应用误区<二>

误区4 变频器输出侧不能加装接触器 
    几乎所有变频调速器使用说明书都指出,变频调速器输出侧不能加装接触器。如日本安川变频器说明书就规定“切勿在输出回路连接电磁开关、电磁接触器”。
    厂家的规定是为了防止在变频调速器有输出时接触器动作。变频器在运行中连接负载,会由于漏电流而使过电流保护回路动作。那么,只要在变频调速器输出与接触器动作之间,加以必要的控制联锁,保证只有在变频调速器无输出时,接触器才能动作,变频调速器输出侧就可以加装接触器。这种方案对于只有1台变频调速器,2台电动机(1台电动机运行,1台电动机备用)的场合,具有重要的意义。当运行的电动机出现故障时,可以很方便地将变频器切换到备用电动机,经过延时使变频器运行,实现备用电动机自动投入变频运行。并且还可以很方便地实现2台电动机的互为备用。  
    误区5 通用电动机只能在其额定转速以下采用变频调速器降速运行 
    经典理论认为,通用电动机频率上限为55Hz。这是因为当电动机转速需要调到额定转速以上运行时,定子频率将增加到高于额定频率(50Hz)。这时,若仍按恒转矩原则控制,则定子电压将升高超过额定电压。那么,当调速范围高于额定转速时,须保持定子电压为额定电压不变。这时,随着转速/频率的上升,磁通将减少,因此在同一定子电流下的转矩将减小,机械特性变软,电动机的过载能力大幅度减少。
    由此可见,通用电动机频率上限为55Hz是有前提条件的:
    1、定子电压不能超过额定电压;
    2、电动机在额定功率运行;
    3、恒转矩负载。
    上述情况下,理论和试验证明,若频率超过55Hz,将使电动机转矩变小,机械特性变软,过载能力下降,铁耗急增,发热严重。
    笔者认为,电动机实际运行状况表明,通用电动机可以通过变频调速器进行提速运行。能否变频提速?能提多少?主要是由电动机拖动的负载来决定的。首先,要弄清负荷率是多少?其次,要搞清楚负载特性,根据负载的具体情况,进行推算。简单分析如下:
    1、事实上,对于380V通用电动机,定子电压超过额定电压10%长期运行是可以的,对电动机绝缘及寿命没有影响。定子电压提高,转矩显著增大,定子电流减少,绕组温度下降。
    2、电动机负荷率通常为50%~60%
    一般情况下,工业用电动机通常在50%~60%额定功率下工作。
    经推算,电动机输出功率为70%额定功率,定子电压提高7%时,定子电流下降26.4%,此时,即使是恒转矩控制,采用变频调速器提高电动机转速20%,定子电流也不但不会上升,反而会下降。尽管提高频率后,电动机铁耗急增,但由其产生的热量与定子电流下降而减少的热量相比甚微。因此,电动机绕组温度也将明显下降。
    3、负载特性各种各样
    电动机拖动系统是为负载服务的,不同的负载,机械特性不同。电动机在提速后必须满足负载机械特性的要求。经推算恒转矩负载不同负荷率(k)时的允许zui高运行频率(fmax)与负荷率成反比,即fmax=fe/k,其中fe为额定工频。对恒功率负载,通用电动机的允许zui高工作频率主要受电动机转子和转轴的机械强度限制,笔者认为一般限制在100Hz以内为宜。     
    误区6 忽视变频器的自身特点 
    变频调速器的调试工作一般由经销厂家来完成,不会出现什么问题。变频调速器的安装工作较简单,一般由用户来完成。一些用户不认真阅读变频调速器的使用说明书,不严格按照技术要求进行施工,忽视变频器自身特点,将其等同于一般电气器件,凭想当然和经验办事,为故障和事故埋下了隐患。
    根据变频调速器的使用说明书的要求,接到电动机的电缆应采用屏蔽电缆或铠装电缆,zui好穿金属管敷设。截断电缆的端头应尽可能整齐,未屏蔽的线段尽可能短,电缆长度不宜超过一定的距离(一般为50m)。当变频调速器与电动机间的接线距离较长时,来自电缆的高谐波漏电流会对变频调速器和周边设备产生不利影响。从变频器控制的电动机返回的接地线,应直接连到变频器相应的接地端子上。变频器的接地线切勿与焊机及动力设备共用,且尽可能短。由于变频器产生漏电流,与接地点太远则接地端子的电位不稳定。变频器的接地线的zui小截面积必须大于或等于供电电源电缆的截面积。为了防止干扰而引起的误动作,控制电缆应使用绞合屏蔽线或双股屏蔽线。同时要注意切勿将屏蔽网线接触到其它信号线及设备外壳,用绝缘胶带缠包起来。为了避免其受到噪声的影响,控制电缆长度不宜超过50m。控制电缆和电动机电缆必须分开敷设,使用单独的走线槽,并尽可能远离。当二者必须交叉时,应采取垂直交叉。千万不能将它们放在同一个管道或电缆槽中。而一些用户在进行电缆敷设时,没有严格按照上述要求进行施工,导致在单独调试时设备运转正常,正常生产时却干扰严重,以致不能运行。
    如某水泥厂二次风温表突然出现指示异常:指示值明显偏低,且大幅度波动。在此之前一直运行很好。检查热电偶、温度变送器及二次仪表,均未发现问题,将相关仪表移到其他测点,仪表运行完全正常,而将其他测点的同类仪表换到此处,也出现同样现象。后发现在篦冷机3号冷却风机电动机上新安装了1台变频调速器,而且正是变频器投用后二次风温表才出现指示异常状态。试将变频器停运,二次风温表指示立即恢复正常;再起动变频器,二次风温表又出现指示异常,连续反复试验几次均是如此,从而判断出变频器的干扰是造成二次风温表显示异常的直接原因。该风机为离心式通风机,原来采用阀门调节风量,后改为变频调速调节风量。由于现场粉尘较大,环境恶劣,故将变频器安装在MCC(电动机控制中心)控制室。为了施工方便,变频器接在该风机主接触器的下侧,变频器输出电缆使用该风机电动机的动力电缆。
    该风机电动机的动力电缆为聚氯乙烯绝缘无钢铠护套电缆,并与二次风温表信号电缆在同一电缆沟的不同桥架层平行敷设。可见,正是因为变频器输出电缆没有采用铠装电缆或穿铁管敷设,导致了干扰现象的发生。这个教训对原来没有采用变频器的改造项目要引起特别注意。
    在变频调速器的日常维护中也要特别小心。有的电工一发现变频器故障跳停,就立即打开变频器进行维修。这样做是很危险的,有可能发生人身触电事故。这是因为即使变频器不处于运行状态,甚至电源已经切断,由于其中的电容器的存在,变频器的电源输入线、直流端子和电动机端子上仍然可能带有电压。断开开关后,必须等待几分钟后,使变频器放电完毕,才能开始工作。还有的电工习惯于一发现变频调速系统跳停,就立即用摇表对变频器拖动的电动机进行绝缘测试,从而判断电动机是否烧毁。这也是很危险的,易使变频器被烧。因此,在电动机与变频器之间的电缆未断开前,不能对电动机进行绝缘测试,也不能对已连接到变频器的电缆进行绝缘测试。
    对变频器的输出参数进行测量时也要特别注意。由于变频器的输出为PWM波形,含有高次谐波,而电动机转矩主要依赖于基波电压有效值,故测量输出电压时,主要是测量基波电压值,使用整流式电压表,其测量结果zui接近数字频谱分析仪测量值,而且与变频器的输出频率有极好的线性关系。若需进一步提高测量精度,可以采用阻容滤波器。数字万用表容易受干扰,测量有较大的误差。输出电流需要测量包括基波和其他高次谐波在内的总有效值,因此常用的仪表是动圈式电流表(在电动机负载时,基波电流有效值和总电流有效值差别不大)。当考虑到测量方便而采用电流互感器时,在低频情况下电流互感器可能饱和,所以,必须选择适当容量的电流互感器。

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