1、檢查時(shí)否發(fā)熱,如果電動(dòng)機(jī)溫升不高,則應(yīng)先檢查的熱保護(hù)功能設(shè)置得是否合理。如變頻器尚有裕量,則應(yīng)調(diào)大電子熱保護(hù)功能的預(yù)設(shè)值。
如果電動(dòng)機(jī)的溫升過高,這時(shí)的過載是屬于正常過載,則說明是電動(dòng)機(jī)負(fù)荷過重。這時(shí),首先應(yīng)看能否適當(dāng)加大傳動(dòng)比,以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷。如能夠加大,則加大傳動(dòng)比;如果傳動(dòng)比無法加大,則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量。
2、檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡,如果電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓不平衡,則應(yīng)再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡,如果也不平衡,則問題在變頻器內(nèi)部發(fā)生故障,就必須對(duì)變頻器維修。
如果電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓平衡,則應(yīng)了解跳閘時(shí)的工作頻率。如果工作頻率較低,又未用矢量控制(或無矢量控制),則首先降低V/f比。如果降低后仍能帶動(dòng)負(fù)載,則說明原來設(shè)置的V/f比過高,勵(lì)磁電流的峰值偏大,可通過降低V/f比來減小電流;如果降低后帶不動(dòng)負(fù)載了,則應(yīng)考慮加大變頻器的容量;如果變頻器有矢量控制功能,則應(yīng)采用矢量控制方式。
變頻器(Variable-frequencyDrive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元等組成。
一直都聽別人說變頻器能省電,說的人多了也就接受了,但一直沒弄懂變頻器為什么能省電,同時(shí)又能省多少,是高頻省的多還是低頻省的多?
而且還有如下幾個(gè)疑問:
1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下,一個(gè)使用變頻器,一個(gè)沒有,同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?
2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率,轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ),有變頻器的那個(gè)能省多少電?
3、同樣的條件,空載狀態(tài)下能省多少,這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多?
答:變頻器可以省電這是不可磨滅的事實(shí),在某些情況下可以節(jié)電40%以上,但是某些情況還會(huì)比不接變頻器浪費(fèi)!
變頻器是通過輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的,拖動(dòng)轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速?zèng)]有多大變化,即便是降低電壓,也不會(huì)很多,所以節(jié)能很微弱,但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了,當(dāng)需要較小的風(fēng)量時(shí)刻,電機(jī)會(huì)降低速度,我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比,所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降,節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上,就會(huì)因?yàn)樵诜党淌褂弥苿?dòng)電阻白白浪費(fèi)很多電能反而更廢電。
當(dāng)然,如果環(huán)境要求必須調(diào)速,變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場(chǎng)合變頻器不會(huì)省電,只能改善功率因數(shù)。
1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下,一個(gè)使用變頻器,一個(gè)沒有,同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?
答:對(duì)于這種情況,變頻器只能改善功率因數(shù),并不能節(jié)省電力。
2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率,轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ),有變頻器的那個(gè)能省多少電?
答:如果使用了自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行,這個(gè)時(shí)刻變頻器能降壓運(yùn)行,可以節(jié)省部分電能,但是節(jié)電不明顯。
3、同樣的條件,空載狀態(tài)下能省多少,這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多?
答:拖動(dòng)型負(fù)載空載狀態(tài)也節(jié)省不了多大的電能。
比如關(guān)于“閉環(huán)控制”如是說。我認(rèn)為有討論的空間。文中的閉環(huán)概念太狹義了。閉環(huán)控制不僅僅是轉(zhuǎn)速傳感器反饋才算數(shù)。矢量控制時(shí)的頻率控制就是閉環(huán)控制,而且是裝置內(nèi)部的閉環(huán)控制,V/F控制才屬于開環(huán)控制,另外還有溫度、壓力、流量等等物理量的PID調(diào)節(jié)器反饋控制,都是閉環(huán)控制的范疇。而且都是可以通過變頻器調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。不應(yīng)該將閉環(huán)控制概念解釋得那么窄。
再比如,制動(dòng)的概念。
1.變頻不是到處可以省電,有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電。
2.作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。
3.變頻器在工頻下運(yùn)行,具有節(jié)電功能,是事實(shí)。但是他的前提條件是:第一,大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載;第二,裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持);第三,長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。
除此之外,無所謂節(jié)不節(jié)電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運(yùn)行節(jié)能,就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委,你會(huì)巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應(yīng)用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。
4.采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣?
采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流為6~7倍,因此,將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩;對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器(公眾號(hào):泵管家),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負(fù)載起動(dòng)。
5.在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止,這是為什么?
電機(jī)起動(dòng)時(shí)將流過和容量相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流,電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降,電機(jī)容量大時(shí)此壓降影響也大,連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時(shí)保護(hù)功能(IPE)動(dòng)作,造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。
變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的,上下的關(guān)系對(duì)通風(fēng)也是重要的,因此,對(duì)于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位,盡可能垂直安裝。
7.不采用軟起動(dòng),將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以?
在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過大的起動(dòng)電流(6~7倍額定電流),由于變頻器切斷過電流,電機(jī)不能起動(dòng)。
8.電機(jī)超過60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意什么問題?
(1)機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能(機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等)。
(2)電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍,其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作(風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意)。
(3)產(chǎn)生軸承的壽命問題,要充分加以考慮。
(4)對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī),在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。
9.變頻器可以傳動(dòng)齒輪電機(jī)嗎?
根據(jù)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和潤滑方式不同,需要注意若干問題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通??煽紤]70~80Hz為最大極限,采用油潤滑時(shí),在低速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。
10.變頻器能用來驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)嗎?可以使用單相電源嗎?
機(jī)基本上不能用。對(duì)于調(diào)速器開關(guān)起動(dòng)式的單相電機(jī),在工作點(diǎn)以下的調(diào)速范圍時(shí)將燒毀輔助繞組;對(duì)于電容起動(dòng)或電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式的,將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相,但對(duì)于小容量的,也有用單相電源運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。
11.變頻器本身消耗的功率有多少?
它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān),但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據(jù)此可推算損耗,但內(nèi)藏再生制動(dòng)式(FR-K)變頻器,如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去,功率消耗將變大,對(duì)于操作盤設(shè)計(jì)等必須注意。
12.為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用?
一般電機(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻,若速度降低則冷卻效果下降,因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱,必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,或采用容量大的變頻器與電機(jī)組合,或采用專用電機(jī)。
13.使用帶制動(dòng)器的電機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么?
制動(dòng)器勵(lì)磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作,將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動(dòng)器動(dòng)作。
14.想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī),電機(jī)卻不動(dòng),清說明原因
變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動(dòng),作為對(duì)策,請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn),甚至改善功率因數(shù),在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。
15.變頻器的壽命有多久?
變頻器雖為靜止裝置,但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件,如果對(duì)它們進(jìn)行定期的維護(hù),可望有10年以上的壽命。
節(jié)能降耗是制造業(yè)永恒的目標(biāo)和宗旨,但對(duì)于工業(yè)企業(yè),應(yīng)該了解在哪些情況下應(yīng)該使用變頻器,哪些場(chǎng)合不適宜使用變頻器,以及綜合考慮變頻器的配置總量,變頻器過多配置帶來的諧波危害已成為共識(shí)。因此要合理使用變頻器,從而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗以及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
1、變頻器應(yīng)用中的一些問題
1.1 諧波問題
變頻器的主電路中起開關(guān)作用的器件,在通斷電路的過程中,都要產(chǎn)生諧波。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);而較高的諧波則使變頻器輸出電纜的漏電流增加,使電動(dòng)機(jī)出力不足。諧波干擾還會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作,使儀表計(jì)量不準(zhǔn)確,甚至無法正常工作。
1.2 噪聲與振動(dòng)問題
采用變頻器調(diào)速,將產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),這是因?yàn)樽冾l器輸出波形中含有高次諧波分量。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,很可能與電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械振動(dòng)頻率發(fā)生諧振,而這種諧振是噪聲與振動(dòng)的來源。
1.3 發(fā)熱問題
變頻器在運(yùn)行中由于內(nèi)部損耗而產(chǎn)生熱量,這種熱量主電路占98%,控制電路占2%左右。同時(shí)在夏季環(huán)境溫度過高,使變頻器溫度上升,溫度可高達(dá)80~90℃,由于變頻器是裝置,內(nèi)含電子器件和電解等,溫度過高易造成失效,使液晶屏幕數(shù)據(jù)無法顯示,還經(jīng)常會(huì)發(fā)生變頻器保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象。
因此,必須將變頻器輸出的諧波抑制在允許的范圍內(nèi),同時(shí)消除或減弱噪聲與振動(dòng),對(duì)變頻器進(jìn)行散熱,以延長(zhǎng)變頻器的使用壽命。
2、變頻器應(yīng)用中一些問題的分析與處理
2.1 對(duì)諧波問題的處理
對(duì)諧波問題的處理就是切斷干擾的傳播途徑和抑制干擾源上的高次諧波。
切斷干擾的傳播途徑有:
1)切斷共用接地線傳播干擾的途徑動(dòng)力線的
接地與控制線的接地應(yīng)分開,即將動(dòng)力裝置的接地
端子接到地線上,將控制裝置的接地端子接到該裝
置盤的金屬外殼上。
2)信號(hào)線遠(yuǎn)離干擾源電流的導(dǎo)線布線分離對(duì)消除這種干擾行之有效,即把高壓電纜、動(dòng)力電纜、控制電纜與儀表電纜、計(jì)算機(jī)電纜分開走線。
抑制干擾源上的高次諧波的方式有:
1)增加變頻器供電內(nèi)阻抗通常電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以起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(shí),可以選擇短路阻抗大的變壓器。
2)安裝濾波器在變頻器前加裝LC 型無源濾波器,濾掉高次諧波,通常濾掉5次和7次諧波。
3)安裝電抗器在變頻器前側(cè)安裝線路電抗器,可抑制電源側(cè)過電壓。
4)設(shè)置有源濾波器有源濾波是自動(dòng)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,從而可以有效地吸收諧波電流。
2.2 對(duì)噪聲與振動(dòng)問題的處理
1)當(dāng)變頻器輸出中的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子固有機(jī)械頻率發(fā)生諧振時(shí),則噪聲增大;當(dāng)變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵芯、機(jī)殼、軸承架等,在各自固有頻率附近處發(fā)生諧振時(shí),則噪聲增大。
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控制的開關(guān)頻率有關(guān),尤其在低頻區(qū)更為顯著。要解決這一問題,一般在變頻器輸出側(cè)連接交流電抗器。如果電磁轉(zhuǎn)矩有余量,可將u/f 設(shè)定小些,以平抑和降低噪聲。
2)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)力的頻率與這些機(jī)械部件的固有頻率接近或重合時(shí)將發(fā)生諧振。對(duì)振動(dòng)影響大的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SPWM方式時(shí),低次的諧波分量小,影響亦變小。
減輕或消除振動(dòng)的方法是在變頻器輸出側(cè)接人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。采用PAM方式或方波PWM 方式的變頻器時(shí),可改用SPWM方式變頻器,以減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩,就可以減弱或消除振動(dòng),防止機(jī)械部分因振動(dòng)而受損。
2.3 對(duì)發(fā)熱問題的處理
通用變頻器的運(yùn)行環(huán)境溫度一般要求在-l0 ℃~+50℃。為保證變頻器可靠地工作,并延長(zhǎng)變頻器的使用壽命,必須對(duì)變頻器進(jìn)行散熱。冬天可以利用變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇將變頻器箱體內(nèi)部的熱量帶走;夏天溫度本身就有40 ℃,利用變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇帶走的內(nèi)部熱量只能使室內(nèi)和變頻器箱體溫度升高,此時(shí)可以的辦法是利用窗戶或在機(jī)配電室緊鄰變頻器箱體的墻壁上下方均勻適當(dāng)?shù)卮驇讉€(gè)φ500 mm的洞,同時(shí)確??刂乒駜?nèi)變頻器周圍留有一定的空間,保持良好的自然通風(fēng)。這樣還不行的話可以打開風(fēng)扇,或在洞口加裝排氣扇和風(fēng)道,將變頻器產(chǎn)生的熱量強(qiáng)制抽出室外。最后可考慮采用空調(diào)對(duì)安裝變頻器的空間環(huán)境進(jìn)行強(qiáng)制降溫。
3、結(jié)語
加強(qiáng)對(duì)變頻器應(yīng)用中故障問題的研究非常必要,這對(duì)變頻器的正常使用,挖潛增效,都具有十分重要的意義。