設(shè)備防止異物進(jìn)入和防水的能力,使IEC標(biāo)準(zhǔn)之一。其兩個(gè)數(shù)字分別代表防異物和防水的能力,數(shù)值越高表明可以防止更細(xì)小的物體進(jìn)入以及經(jīng)受更強(qiáng)烈的水流沖擊。一般為IP54(防塵,防潑灑水滴)以上防護(hù)等級(jí)的設(shè)備可以直接應(yīng)用于露天。2)絕緣等級(jí)(Insulation Grade):考察一個(gè)電氣設(shè)備(一般針對(duì)電機(jī))在保證良好絕緣特性的前提下所能承受的極限溫升能力,是IEC標(biāo)準(zhǔn)之一。一般有B級(jí)(85度)、F級(jí)(105度)、H級(jí)(125度)。
3)工作制。
三.知識(shí)入門(mén)
1、什么是變頻器?
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。
2、PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么?
PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě),按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫(xiě),是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。
3、電壓型與電流型有什么不同?
變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi):電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波石電感。
4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變?
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過(guò)電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那么磁通就過(guò)大,磁回路飽和,嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓,使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)節(jié)能型變頻器。
5、電動(dòng)機(jī)使用工頻電源驅(qū)動(dòng)時(shí),電壓下降則電流增加;對(duì)于變頻器驅(qū)動(dòng),如果頻率下降時(shí)電壓也下降,那么電流是否增加?
頻率下降(低速)時(shí),如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。
6、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,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負(fù)載起動(dòng)。
7、V/f模式是什么意思?
頻率下降時(shí)電壓V也成比例下降,這個(gè)問(wèn)題已在回答4說(shuō)明。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機(jī)特性而預(yù)先決定的,通常在控制器的存儲(chǔ)裝置(ROM)中存有幾種特性,可以用開(kāi)關(guān)或標(biāo)度盤(pán)進(jìn)行選擇。
8、按比例地改V和f時(shí),電機(jī)的轉(zhuǎn)矩如何變化?
頻率下降時(shí)完全成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此,在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱(chēng)增強(qiáng)起動(dòng)?梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn),有自動(dòng)進(jìn)行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法
9、在說(shuō)明書(shū)上寫(xiě)著變速范圍60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就沒(méi)有輸出功率嗎?
在6Hz以下仍可輸出功率,但根據(jù)電機(jī)溫升和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小等條件,最低使用頻率取6Hz左右,此時(shí)電動(dòng)機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會(huì)引起嚴(yán)重的發(fā)熱問(wèn)題。變頻器實(shí)際輸出頻率(起動(dòng)頻率)根據(jù)機(jī)種為0.5~3Hz.
10、對(duì)于一般電機(jī)的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定,是否可以?
通常情況下時(shí)不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)電壓不變,大體為恒功率特性,在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時(shí),必須注意電機(jī)與變頻器容量的選擇
11、所謂開(kāi)環(huán)是什么意思?
給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器(PG),將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的,稱(chēng)為“閉環(huán)”,不用PG運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作“開(kāi)環(huán)”。通用變頻器多為開(kāi)環(huán)方式,也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋。
12、實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)于給定速度有偏差時(shí)如何辦?
開(kāi)環(huán)時(shí),變頻器即使輸出給定頻率,電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí),電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%~5%)變動(dòng)。對(duì)于要求調(diào)速精度比較高,即使負(fù)載變動(dòng)也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合,可采用具有PG反饋功能的變頻器(選用件)。
13、如果用帶有PG的電機(jī),進(jìn)行反饋后速度精度能提高嗎?
具有PG反饋功能的變頻器,精度有提高。但速度精度的植取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思?
如果給定的加速時(shí)間過(guò)短,變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化,變頻器將因流過(guò)過(guò)電流而跳閘,運(yùn)轉(zhuǎn)停止,這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過(guò)大時(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來(lái)就是失速功能。
15.變頻器的散熱
1). 如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真地考慮散熱的問(wèn)題.
變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升,使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度,變頻器平均使用壽命減半。在變頻器工作時(shí),流過(guò)變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的,不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響通常,變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算:
發(fā)熱量的近似值= 變頻器容量(KW)×55 【W(wǎng)】
在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過(guò)流能力150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測(cè)上方比較好。 這時(shí)可以用估算: 變頻器容量(KW)×60 【W(wǎng)】 因?yàn)楦髯冾l器廠(chǎng)家的硬件都差不多, 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品. 注意: 如果有制動(dòng)電阻的話(huà),因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大,因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開(kāi), 如裝在柜子上面或旁邊等。
2. )怎樣降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量?
當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí),要考慮變頻器發(fā)熱值的問(wèn)題。根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加,要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此,要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小,就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時(shí),把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面,將會(huì)使變頻器有70%的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量,所以對(duì)大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開(kāi), 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。
注意:變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的,橫著放散熱會(huì)變差的!
3. )關(guān)于冷卻風(fēng)扇 一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器, 都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí),也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的,不能誰(shuí)替代誰(shuí)。
4.)其他關(guān)于散熱的問(wèn)題
1。 在海拔高于1000m的地方,因?yàn)榭諝饷芏冉档,因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容,每1000m降低5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大,所以也要看具體應(yīng)用。 比方說(shuō)在1500m的地方,但是周期性負(fù)載,如電梯,就不必要降容。
2。 開(kāi)關(guān)頻率:變頻器的發(fā)熱主要來(lái)自于IGBT, IGBT的發(fā)熱有集中在開(kāi)和關(guān)的瞬間。因此開(kāi)關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。 有的廠(chǎng)家宣稱(chēng)降低開(kāi)關(guān)頻率可以擴(kuò)容, 就是這個(gè)道理。
16.關(guān)于漏電流的問(wèn)答 Q: 有那些漏電流的形式? A: 有 2種:電機(jī)電纜對(duì)地漏電流和電纜 Q: 為什么會(huì)有漏電流的問(wèn)題? A: 不使用變頻器時(shí),漏電流一般較小。使用變頻器時(shí),因?yàn)槟孀兤鞯墓β誓K高速開(kāi)關(guān),輸出電流中有高次諧波的存在。有因?yàn)殡娎|對(duì)地、電纜之間存在電感,因此產(chǎn)生了較大的漏電流(可達(dá)不用變頻器時(shí)的10倍)! : 漏電流和開(kāi)關(guān)頻率有和關(guān)系? A: 開(kāi)關(guān)頻率越小,漏電流越小! : 漏電流和電機(jī)功率的關(guān)系? A: 功率越大,漏電流越大! : 漏電流和接地的關(guān)系? A: 無(wú)直接關(guān)系。但接地不好會(huì)增加觸電的可能性! : 漏電流對(duì)策有那些? A: 降低開(kāi)關(guān)頻率,是電纜之間,電纜和地的距離增加,增加開(kāi)關(guān)的漏電流設(shè)定水平等。 Q: 對(duì)變頻器的漏電流水平可有什么規(guī)定? A: 現(xiàn)在還沒(méi)有。
17. 目前,變頻交流調(diào)速已遍布冶金、電力、等各個(gè)領(lǐng)域。變頻器是利用交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)電壓頻率變化而變化的特性而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置,其中,有幾個(gè)參數(shù)的設(shè)定非常重要,將直接影響變頻器的合理使用。
幾個(gè)重要參數(shù)的設(shè)定
1 .V/f類(lèi)型的選擇 V/f類(lèi)型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類(lèi)型等。
最高頻率是變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率。由于變頻器自身的最高頻率可能較高,當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí),應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定。基本頻率是變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線(xiàn),應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電定電壓設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類(lèi)型指的是負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶(hù)根據(jù)變頻器使用說(shuō)明書(shū)中的V/f類(lèi)型圖和負(fù)載的特點(diǎn),選擇其中的一種類(lèi)型。我們根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況和實(shí)際要求,最高頻率設(shè)定為83.4Hz,基本頻率設(shè)定為工頻50Hz。負(fù)載類(lèi)型:50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,50~83.4Hz為恒功率負(fù)載。
2.如何調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿(mǎn)足生產(chǎn)啟動(dòng)的要求。 在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜.在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略,若仍保持V/f為常數(shù),則磁通將減小,進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此,在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。可是,漏阻抗的影響不僅與頻率有關(guān),還和電機(jī)電流的大小有關(guān),準(zhǔn)確補(bǔ)償是很困難的。近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)了一些能自行補(bǔ)償?shù)淖冾l器,但所需計(jì)算量大,硬件、軟件都較復(fù)雜,因此一般變頻器均由用戶(hù)進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。針對(duì)我們所使用的變頻器,轉(zhuǎn)矩提升量設(shè)定為1%~5%之間比較合適。
3. 如何設(shè)定加、減速時(shí)間 電機(jī)的運(yùn)行方程式:
式中:Tt為電磁轉(zhuǎn)矩;T1為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 電機(jī)加速度dw/dt取決于加速轉(zhuǎn)矩(Tt,T1),而變頻器在啟、制動(dòng)過(guò)程中的頻率變化率則由用戶(hù)設(shè)定。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、電機(jī)負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí),有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠,從而造成電機(jī)失速,即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào),從而造成過(guò)電流或過(guò)電壓。因此,需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間,使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間設(shè)定。若在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流,則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間;若在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流,則適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間;另一方面,加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長(zhǎng),時(shí)間太長(zhǎng)將影響生產(chǎn)效率,特別是頻繁啟、制動(dòng)時(shí)。我們將加速時(shí)間設(shè)定為15s,減速時(shí)間設(shè)定為5s。
4 .頻率跨跳 V/f控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí),在某些頻率段。
電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩,嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行,甚至在加速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動(dòng),在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)量較小時(shí)更為嚴(yán)重。因此變通變頻器均備有頻率跨跳功能,用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn),在V/f曲線(xiàn)上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳點(diǎn)寬度。當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過(guò)這些頻率段,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。
5 過(guò)負(fù)載率設(shè)置 該設(shè)置用于變頻器和電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)載保護(hù)。
當(dāng)變頻器的輸出電流大于過(guò)負(fù)載率設(shè)置值和電動(dòng)機(jī)額定電流確定的OL設(shè)定值時(shí),變頻器則以反時(shí)限特性進(jìn)行過(guò)負(fù)載保護(hù)(OL),過(guò)負(fù)載保護(hù)動(dòng)作時(shí)變頻器停止輸出。 2.6 電機(jī)參數(shù)的輸入 變頻器的參數(shù)輸入項(xiàng)目中有一些是電機(jī)基本參數(shù)的輸入,如電機(jī)的功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非常重要,將直接影響變頻器中一些保護(hù)功能的正常發(fā)揮,一定要根據(jù)電機(jī)的實(shí)際參數(shù)正確輸入,以確保變頻器的正常使用。
四.變頻器在調(diào)試與使用過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題
1.)其中過(guò)電壓現(xiàn)象最為常見(jiàn)。 過(guò)電壓產(chǎn)生后,變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞,其過(guò)電壓保護(hù)功能將動(dòng)作,使變頻器停止運(yùn)行,導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作。因此必須采取措施消除過(guò)電壓,防止故障的發(fā)生。由于變頻器與電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合不同,產(chǎn)生過(guò)電壓的原因也不相同,所以應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的對(duì)策。
2、)過(guò)電壓的產(chǎn)生與再生制動(dòng)所謂變頻器的過(guò)電壓,是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過(guò)額定電壓,集中表現(xiàn)在變頻器直流母線(xiàn)的直流電壓上。正常工作時(shí),變頻器直流部電壓為三相全波整流后的平均值。
若以380V線(xiàn)電壓計(jì)算,則平均直流電壓Ud=1.35U線(xiàn)=513V。在過(guò)電壓發(fā)生時(shí),直流母線(xiàn)上的儲(chǔ)能電容將被充電,當(dāng)電壓上升至700V左右時(shí),(因機(jī)型而異)變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。造成過(guò)電壓的原因主要有兩種:電源過(guò)電壓和再生過(guò)電壓。
電源過(guò)電壓是指因電源電壓過(guò)高而使直流母線(xiàn)電壓超過(guò)額定值。而現(xiàn)在大部分變頻器的輸入電壓最高可達(dá)460V,因此,電源引起的過(guò)電壓極為少見(jiàn)。本文主要討論的問(wèn)題是再生過(guò)電壓。產(chǎn)生再生過(guò)電壓主要有以下原因:當(dāng)大GD2(飛輪力矩)負(fù)載減速時(shí)變頻器減速時(shí)間設(shè)定過(guò)短;電機(jī)受外力影響(風(fēng)機(jī)、牽伸機(jī))或位能負(fù)載(電梯、起重機(jī))下放。由于這些原因,使電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速,也就是說(shuō),電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)了同步轉(zhuǎn)速,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù),轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)相反,其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際上處于發(fā)電狀態(tài),負(fù)載的動(dòng)能被“再生”成為電能。再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流二極管對(duì)變頻器直流儲(chǔ)能電容器充電,使直流母線(xiàn)電壓上升,這就是再生過(guò)電壓。因再生過(guò)電壓的過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反,為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,因此再生過(guò)電壓的過(guò)程也就是再生制動(dòng)的過(guò)程。換句話(huà)說(shuō),消除了再生能量,也就提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果再生能量不大,因變頻器與電機(jī)本身具有20%的再生制動(dòng)能力,這部分電能將被變頻器及電機(jī)消耗掉。若這部分能量超過(guò)了變頻器與電機(jī)的消耗能力,直流回路的電容將被過(guò)充電,變頻器的過(guò)電壓保護(hù)功能動(dòng)作,使運(yùn)行停止。為避免這種情況的發(fā)生,必須將這部分能量及時(shí)的處理掉,同時(shí)也提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這就是再生制動(dòng)的目的。
3、)過(guò)電壓的防止措施: 由于過(guò)電壓產(chǎn)生的原因不同,因而采取的對(duì)策也不相同。對(duì)于在停車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象,如果對(duì)停車(chē)時(shí)間或位置無(wú)特殊要求,那么可以采用延長(zhǎng)變頻器減速時(shí)間或自由停車(chē)的方法來(lái)解決。所謂自由停車(chē)即變頻器將主開(kāi)關(guān)器件斷開(kāi),讓電機(jī)自由滑行停止。如果對(duì)停車(chē)時(shí)間或停車(chē)位置有一定的要求,那么可以采用直流制動(dòng)(DC制動(dòng))功能。直流制動(dòng)功能是將電機(jī)減速到一定頻率后,在電機(jī)定子繞組中通入直流電,形成一個(gè)靜止的磁場(chǎng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個(gè)磁場(chǎng)而產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使負(fù)載的動(dòng)能變成電能以熱量的形式消耗于電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中,因此這種制動(dòng)又稱(chēng)作能耗制動(dòng)。在直流制動(dòng)的過(guò)程中實(shí)際上包含了再生制動(dòng)與能耗制動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。這種制動(dòng)方法效率僅為再生制動(dòng)的30-60%,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。由于將能量消耗于電機(jī)中會(huì)使電機(jī)過(guò)熱,所以制動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。而且直流制動(dòng)開(kāi)始頻率,制動(dòng)時(shí)間及制動(dòng)電壓的大小均為人工設(shè)定,不能根據(jù)再生電壓的高低自動(dòng)調(diào)節(jié),因而直流制動(dòng)不能用于正常運(yùn)行中產(chǎn)生的過(guò)電壓,只能用于停車(chē)時(shí)的制動(dòng)。對(duì)于減速(從高速轉(zhuǎn)為低速,但不停車(chē))時(shí)因負(fù)載的GD2(飛輪轉(zhuǎn)矩)過(guò)大而產(chǎn)生的過(guò)電壓,可以采取適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間的方法來(lái)解決。其實(shí)這種方法也是利用再生制動(dòng)原理,延長(zhǎng)減速時(shí)間只是控制負(fù)載的再生電壓對(duì)變頻器的充電速度,使變頻器本身的20%的再生制動(dòng)能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用(包括位能下放)而使電機(jī)處于再生狀態(tài)的負(fù)載,因其正常運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài),再生能量過(guò)高無(wú)法由變頻器本身消耗掉,因此不可能采用直流制動(dòng)或延長(zhǎng)減速時(shí)間的方法。再生制動(dòng)與直流制動(dòng)相比,具有較高的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,而且制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)負(fù)載所需的制動(dòng)力矩(即再生能量的高低)由變頻器的制動(dòng)單元自動(dòng)控制。因此再生制動(dòng)最適用于在正常工作過(guò)程中為負(fù)載提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
4、)再生制動(dòng)的方法:
1. 能量消耗型:這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻,通過(guò)檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓來(lái)控制一個(gè)功率管的通斷。在直流母線(xiàn)電壓上升至700V左右時(shí),功率管導(dǎo)通,將再生能量通入電阻,以熱能的形式消耗掉,從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒(méi)能得到利用,因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型,它與直流制動(dòng)的不同點(diǎn)是將能量消耗于電機(jī)之外的制動(dòng)電阻上,電機(jī)不會(huì)過(guò)熱,因而可以較頻繁的工作。
2. 并聯(lián)直流母線(xiàn)吸收型:適用于多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)(如牽伸機(jī)),在這個(gè)系統(tǒng)中,每臺(tái)電機(jī)均需一臺(tái)變頻器,多臺(tái)變頻器共用一個(gè)網(wǎng)側(cè)變流器,所有的逆變部并接在一條共用直流母線(xiàn)上。這種系統(tǒng)中往往有一臺(tái)或數(shù)臺(tái)電機(jī)正常工作于制動(dòng)狀態(tài),處于制動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)被其它電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),產(chǎn)生再生能量,這些能量再通過(guò)并聯(lián)直流母線(xiàn)被處于電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)所吸收。在不能完全吸收的情況下,則通過(guò)共用的制動(dòng)電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用,但沒(méi)有回饋到電網(wǎng)中。
3. 能量回饋型:能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的,當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時(shí),可逆變流器將再生能量回饋給電網(wǎng),使再生能量得到完全利用。但這種方法對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較高,一旦突然停電,將發(fā)生逆變顛覆。
五.應(yīng)用中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題
隨著通用變頻器市場(chǎng)的日益繁榮,變頻器及其附屬設(shè)備的安裝、調(diào)試、日常維護(hù)及維修工作量劇增,針對(duì)造成以上問(wèn)題的原因,從應(yīng)用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾、電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)絕緣等方面進(jìn)行分析。
1.工作環(huán)境問(wèn)題 在變頻器實(shí)際應(yīng)用中,由于國(guó)內(nèi)客戶(hù)除少數(shù)有專(zhuān)用機(jī)房外,大多為了降低成本,將變頻器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。工作現(xiàn)場(chǎng)一般是灰塵大、溫度高,在南方還有濕度大的問(wèn)題。對(duì)于線(xiàn)纜行業(yè)還有金屬粉塵,在陶瓷、印染等行業(yè)還有腐蝕性氣體和粉塵,在煤礦等場(chǎng)合,還有防爆的要求等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出相應(yīng)的對(duì)策。
2 變頻器的安裝設(shè)計(jì)基本要求
(1) 變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。(2) 變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部;變頻器要垂直安裝,正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。(3) 變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距,應(yīng)該大于300mm。柜內(nèi)安裝變頻器的基本要求(4) 如果特殊用戶(hù)在使用中需要取掉鍵盤(pán),則變頻器面板的鍵盤(pán)孔,一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換,防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。(5) 對(duì)變頻器要進(jìn)行定期維護(hù),及時(shí)清理內(nèi)部的粉塵等。(6) 其它的基本安裝、使用要求必須遵守用戶(hù)手冊(cè)上的有關(guān)說(shuō)明;如有疑問(wèn)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系相應(yīng)廠(chǎng)家技術(shù)支持人員。
3. 防塵控制柜的設(shè)計(jì)要求
在多粉塵場(chǎng)所,特別是多金屬粉塵、絮狀物的場(chǎng)所使用變頻器時(shí),采取正確、合理的防護(hù)措施是十分必要的,防塵措施得當(dāng)對(duì)保證變頻器正常工作非常重要。總體要求控制柜整體應(yīng)該密封,應(yīng)該通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng);控制柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋出風(fēng)口;控制柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線(xiàn)孔,并且安裝防塵網(wǎng)。
(1) 控制柜的風(fēng)道要設(shè)計(jì)合理,排風(fēng)通暢,避免在柜內(nèi)形成渦流,在固定的位置形成灰塵堆積。
(2) 控制柜頂部出風(fēng)口上面要安裝防護(hù)頂蓋,防止雜物直接落入;防護(hù)頂蓋高度要合理,不影響排風(fēng)。防護(hù)頂蓋的側(cè)面出風(fēng)口要安裝防護(hù)網(wǎng),防止絮狀雜物直接落入。
(3) 如果采用控制柜頂部側(cè)面排風(fēng)方式,出風(fēng)口必須安裝防護(hù)網(wǎng)。
(4) 一定要確?刂乒耥敳康妮S流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正確,向外抽風(fēng)。如果風(fēng)機(jī)安裝在控制柜頂部的外部,必須確保防護(hù)頂蓋與風(fēng)機(jī)之間有足夠的高度;如果風(fēng)機(jī)安裝在控制柜頂部的內(nèi)部,安裝所需螺釘必須采用止逆彈件,防止風(fēng)機(jī)脫落造成柜內(nèi)元件和設(shè)備的損壞。建議在風(fēng)機(jī)和柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈,可以大大減小風(fēng)機(jī)震動(dòng)造成的噪音。
(5) 控制柜的前、后門(mén)和其他接縫處,要采用密封墊片或者密封膠進(jìn)行一定的密封處理,防止粉塵進(jìn)入。
(6) 控制柜底部、側(cè)板的所有進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線(xiàn)孔,一定要安裝防塵網(wǎng)。阻隔絮狀雜物進(jìn)入。防塵網(wǎng)應(yīng)該設(shè)計(jì)為可拆卸式,以方便清理、維護(hù)。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格要小,能夠有效阻擋細(xì)小絮狀物(與一般家用防蚊蠅紗窗的網(wǎng)格相仿);或者根據(jù)具體情況確定合適的網(wǎng)格尺寸。防塵網(wǎng)四周與控制柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。
(7) 對(duì)控制柜一定要進(jìn)行定期維護(hù),及時(shí)清理內(nèi)部、外部的粉塵、絮毛等雜物。維護(hù)周期可根據(jù)具體情況而定,但應(yīng)該小于2~3個(gè)月;對(duì)于粉塵嚴(yán)重的場(chǎng)所,建議維護(hù)周期在1個(gè)月左右。防塵控制柜的安裝要求4.防潮濕霉變的控制柜的設(shè)計(jì)要求 多數(shù)變頻器廠(chǎng)家內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)構(gòu)件均未進(jìn)行防潮濕霉變的特殊處理,如果變頻器長(zhǎng)期處于這種狀態(tài),金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕,對(duì)于導(dǎo)電銅排在高溫運(yùn)行情況下,更加劇了銹蝕的過(guò)程。對(duì)于微機(jī)控制板和驅(qū)動(dòng)電源板上的細(xì)小銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn),由于銹蝕將造成損壞,因此,對(duì)于應(yīng)用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場(chǎng)合,必須對(duì)于使用變頻器的內(nèi)部設(shè)計(jì)有基本要求,例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理,對(duì)于結(jié)構(gòu)件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。
4.除此之外,還需要采取其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐蝕氣體的措施。(1) 控制柜可以安裝在單獨(dú)的、密閉的采用空調(diào)的機(jī)房,此方法適用控制設(shè)備較多,建立機(jī)房的成本低于柜體單獨(dú)密閉處理的場(chǎng)合,此時(shí)控制柜可以采用如上防塵或者一般環(huán)境設(shè)計(jì)即可。(2) 采用獨(dú)立進(jìn)風(fēng)口。單獨(dú)的進(jìn)風(fēng)口可以設(shè)在控制柜的底部,通過(guò)獨(dú)立密閉地溝與外部干凈環(huán)境連接,此方法需要在進(jìn)風(fēng)口處安裝一個(gè)防塵網(wǎng),如果地溝超過(guò)5m以上時(shí),可以考慮加裝鼓風(fēng)機(jī)。(3) 密閉控制柜內(nèi)可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性材料,并近期更換。
5. 干擾問(wèn)題5.1 變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾 在注塑機(jī)、電梯等的控制系統(tǒng)中,多采用微機(jī)或者PLC進(jìn)行控制,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過(guò)程中,一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問(wèn)題。由于用戶(hù)自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差,不符合EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),在采用變頻器后,產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾,往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常,因此需要采取必要措施。
(1) 良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線(xiàn)必須通過(guò)接地匯流排可靠接地,微機(jī)控制板的屏蔽地,最好單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連【3】。
(2) 給微機(jī)控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等,成本低?梢杂行б种苽鲗(dǎo)干擾。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,如周?chē)嬖贕SM、或者小靈通機(jī)站時(shí),可以對(duì)微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。微機(jī)控制板的電源抗干擾措施
(3) 給變頻器輸入加裝EMI濾波器,可以有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾,加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2,可以提高功率因數(shù),減小諧波污染,綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過(guò)100m的場(chǎng)合,需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器L3,解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線(xiàn)對(duì)地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對(duì)外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線(xiàn)或者屏蔽電纜的方法,并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。請(qǐng)注意,在不添加交流輸出電抗器L3時(shí),如果采用鋼管穿線(xiàn)或者屏蔽電纜的方法,增大了輸出對(duì)地的分布電容,容易出現(xiàn)過(guò)流。當(dāng)然在實(shí)際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。
(4) 減小變頻器對(duì)外部控制設(shè)備的干擾措施 對(duì)模擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,建議盡量不要采用模擬控制,特別是控制距離大于1M,跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開(kāi)關(guān)頻率量輸入輸出,可以滿(mǎn)足要求。如果非要用模擬量控制時(shí),建議一定采用屏蔽電纜,并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重,需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施。可以采用標(biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊,或者采用V/F轉(zhuǎn)換,光藕隔離再采用頻率設(shè)定輸入的方法。
5.2 變頻器本身抗干擾問(wèn)題
當(dāng)變頻器的供電系統(tǒng)附近,存在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場(chǎng)合,變頻器本身容易因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)保護(hù)。應(yīng)采用如下措施:
(1) 在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容,構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡(luò)。
(2) 變頻器的電源線(xiàn)直接從變壓器側(cè)供電。
(3) 在條件許可的情況下,可以采用單獨(dú)的變壓器。
(4) 在采用外部開(kāi)關(guān)量控制端子控制時(shí),連接線(xiàn)路較長(zhǎng)時(shí),建議采用屏蔽電纜。當(dāng)控制線(xiàn)路與主回路電源均在地溝中埋設(shè)時(shí),除控制線(xiàn)必須采用屏蔽電纜外,主電路線(xiàn)路必須采用鋼管屏蔽穿線(xiàn),減小彼此干擾,防止變頻器的誤動(dòng)作。
(5) 在采用外部模擬量控制端子控制時(shí),如果連接線(xiàn)路在1M以?xún)?nèi),采用屏蔽電纜連接,并實(shí)施變頻器側(cè)一點(diǎn)接地即可;如果線(xiàn)路較長(zhǎng),現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過(guò)V/F轉(zhuǎn)換,采用頻率指令給定模式進(jìn)行控制。
(6) 在采用外部通信控制端子控制時(shí),建議采用屏蔽雙絞線(xiàn),并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地(PE),如果干擾非常嚴(yán)重,建議將屏蔽層接控制電源地(GND)。對(duì)于RS232通信方式,注意控制線(xiàn)路盡量不要超過(guò)15m,如果要加長(zhǎng),必須隨之降低通信波特率,在100m左右時(shí),能夠正常通信的波特率小于600bps。對(duì)于RS485通信,還必須考慮終端匹配電阻等。對(duì)于采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高速控制系統(tǒng),通信電纜必須采用專(zhuān)用電纜,并采用多點(diǎn)接地的方式,才能夠提高可靠性。
6. 電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題
在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合,電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個(gè)車(chē)間中,有幾百臺(tái)變頻器等容性整流負(fù)載在工作時(shí),電網(wǎng)的諧波非常大,對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量有很?chē)?yán)重的污染,對(duì)設(shè)備本身也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔茫p則不能夠連續(xù)正常運(yùn)行,重則造成設(shè)備輸入回路的損壞?梢圆扇∫韵碌拇胧杭姓鞯闹绷鞴材妇(xiàn)供電方式
(1) 在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合建議用戶(hù)增加無(wú)功靜補(bǔ)裝置,提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量。
(2) 在變頻器比較集中的車(chē)間,建議采用集中整流,直流共母線(xiàn)供電方式。建議用戶(hù)采用12脈沖整流模式。優(yōu)點(diǎn)是,諧波小、節(jié)能,特別適用于頻繁起制動(dòng)、電動(dòng)運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行的場(chǎng)合。
(3) 變頻器輸入側(cè)加裝無(wú)源LC濾波器,減小輸入諧波,提高功率因數(shù),成本較低,可靠性高,效果好。
(4) 變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC裝置,效果最好,但成本較高。
7. 電機(jī)的漏電、軸電壓與軸承電流問(wèn)題
變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型,Csf為定子與機(jī)殼之間的等效電容,Csr為定子與轉(zhuǎn)子之間的等效電容,Crf為轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的等效電容,Rb為軸承對(duì)軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線(xiàn)性阻抗。高頻PWM脈沖輸入下,電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共模回路,從而引起對(duì)地漏電流、軸電壓與軸承電流問(wèn)題。變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時(shí)不平衡電壓與大地之間通過(guò)Csf產(chǎn)生。其大小與PWM的dv/dt大小與開(kāi)關(guān)頻率大小有關(guān),其直接結(jié)果將導(dǎo)致帶有漏電保護(hù)裝置動(dòng)作。另外,對(duì)于舊式電機(jī),由于其絕緣材料差,又經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行老化,有些在經(jīng)過(guò)變頻改造后造成絕緣損壞。因此,建議在改造前,必須進(jìn)行絕緣的測(cè)試。對(duì)于新的變頻電機(jī)的絕緣,要求要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出一個(gè)等級(jí)。軸承電流主要以三種方式存在:dv/dt電流、EDM(Electric Discharge Machining)電流和環(huán)路電流。軸電壓的大小不僅與電機(jī)內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān),且與脈沖電壓上升時(shí)間和幅值有關(guān)。dv/dt電流主要與PWM的上升時(shí)間tr有關(guān),tr越小,dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高,軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現(xiàn)存在一定的偶然性,只有當(dāng)軸承潤(rùn)滑油層被擊穿或者軸承內(nèi)部發(fā)生接觸時(shí),存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對(duì)地電容Crf上的電荷(1/2 Crf×Urf)通過(guò)軸承等效回路Rb、Cb和Zb對(duì)地進(jìn)行火花式放電,造成軸承光潔度下降,降低使用壽命,嚴(yán)重地造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對(duì)地電容Crf的大小。環(huán)路電流發(fā)生在電網(wǎng)變壓器地線(xiàn)、變頻器地線(xiàn)、電機(jī)地線(xiàn)及電機(jī)負(fù)載與大地地線(xiàn)之間的回路(如水泵類(lèi)負(fù)載)中。環(huán)路電流主要造成傳導(dǎo)干擾和地線(xiàn)干擾,對(duì)變頻器和電機(jī)影響不大。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線(xiàn)回路的阻抗。由于變頻器接地線(xiàn)(PE變頻器)一般與電機(jī)接地線(xiàn)(PE電機(jī)1)連接在一個(gè)點(diǎn),因此,必須盡可能加粗電機(jī)接地電纜線(xiàn)徑,減小兩者之間的電阻,同時(shí)變頻器與電源之間的地線(xiàn)采用地線(xiàn)銅母排或者專(zhuān)用接地電纜,保證良好接地。對(duì)于潛水深井泵這樣的負(fù)載,接地阻抗ZE電機(jī)2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和,容易形成地環(huán)流,建議斷開(kāi)ZE變頻器,抗干擾效果好。在變頻器輸出端串由電感、RC組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠(chǎng)家可提供標(biāo)準(zhǔn)濾波器。
六.變頻器功能參數(shù)
變頻器功能參數(shù)很多,一般都有數(shù)十甚至上百個(gè)參數(shù)供用戶(hù)選擇。實(shí)際應(yīng)用中,沒(méi)必要對(duì)每一參數(shù)都進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試,多數(shù)只要采用出廠(chǎng)設(shè)定值即可。但有些參數(shù)由于和實(shí)際使用情況有很大關(guān)系,且有的還相互關(guān)聯(lián),因此要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行設(shè)定和調(diào)試! ∫蚋黝(lèi)型變頻器功能有差異,而相同功能參數(shù)的名稱(chēng)也不一致,為敘述方便,本文以富士變頻器基本參數(shù)名稱(chēng)為例。由于基本參數(shù)是各類(lèi)型變頻器幾乎都有的,完全可以做到觸類(lèi)旁通。
一 加減速時(shí)間 加速時(shí)間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時(shí)間,減速時(shí)間是指從最大頻率下降到0所需時(shí)間。通常用頻率設(shè)定信號(hào)上升、下降來(lái)確定加減速時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過(guò)電流,減速時(shí)則限制下降率以防止過(guò)電壓! 〖铀贂r(shí)間設(shè)定要求:將加速電流限制在變頻器過(guò)電流容量以下,不使過(guò)流失速而引起變頻器跳閘;減速時(shí)間設(shè)定要點(diǎn)是:防止平滑電路電壓過(guò)大,不使再生過(guò)壓失速而使變頻器跳閘。加減速時(shí)間可根據(jù)負(fù)載計(jì)算出來(lái),但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長(zhǎng)加減速時(shí)間,通過(guò)起、停電動(dòng)機(jī)觀(guān)察有無(wú)過(guò)電流、過(guò)電壓報(bào)警;然后將加減速設(shè)定時(shí)間逐漸縮短,以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報(bào)警為原則,重復(fù)操作幾次,便可確定出最佳加減速時(shí)間。
二 轉(zhuǎn)矩提升又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,是為補(bǔ)償因電動(dòng)機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時(shí)轉(zhuǎn)矩降低,而把低頻率范圍f/V增大的方法。設(shè)定為自動(dòng)時(shí),可使加速時(shí)的電壓自動(dòng)提升以補(bǔ)償起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使電動(dòng)機(jī)加速順利進(jìn)行。如采用手動(dòng)補(bǔ)償時(shí),根據(jù)負(fù)載特性,尤其是負(fù)載的起動(dòng)特性,通過(guò)試驗(yàn)可選出較佳曲線(xiàn)。對(duì)于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載,如選擇不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)低速時(shí)的輸出電壓過(guò)高,而浪費(fèi)電能的現(xiàn)象,甚至還會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)電流大,而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。
三 電子熱過(guò)載保護(hù)
本功能為保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而設(shè)置,它是變頻器內(nèi)CPU根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)電流值和頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的溫升,從而進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。本功能只適用于“一拖一”場(chǎng)合,而在“一拖多”時(shí),則應(yīng)在各臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加裝熱繼電器。電子熱保護(hù)設(shè)定值(%)=【電動(dòng)機(jī)額定電流(A)/變頻器額定輸出電流(A)】×100%。
四 頻率限制 即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號(hào)源出故障,而引起輸出頻率的過(guò)高或過(guò)低,以防損壞設(shè)備的一種保護(hù)功能。在應(yīng)用中按實(shí)際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用,如有的皮帶輸送機(jī),由于輸送物料不太多,為減少機(jī)械和皮帶的磨損,可采用變頻器驅(qū)動(dòng),并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值,這樣就可使皮帶輸送機(jī)運(yùn)行在一個(gè)固定、較低的工作速度上。
五 偏置頻率 有的又叫偏差頻率或頻率偏差設(shè)定。其用途是當(dāng)頻率由外部模擬信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行設(shè)定時(shí),可用此功能調(diào)整頻率設(shè)定信號(hào)最低時(shí)輸出頻率的高低,
有的變頻器當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào)為0%時(shí),偏差值可作用在0~fmax范圍內(nèi),有的變頻器(如明電舍、三墾)還可對(duì)偏置極性進(jìn)行設(shè)定。如在調(diào)試中當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào)為0%時(shí),變頻器輸出頻率不為0Hz,而為xHz,則此時(shí)將偏置頻率設(shè)定為負(fù)的xHz即可使變頻器輸出頻率為0Hz。
六 頻率設(shè)定信號(hào)增益
此功能僅在用外部模擬信號(hào)設(shè)定頻率時(shí)才有效。它是用來(lái)彌補(bǔ)外部設(shè)定信號(hào)電壓與變頻器內(nèi)電壓(+10v)的不一致問(wèn)題;同時(shí)方便模擬設(shè)定信號(hào)電壓的選擇,設(shè)定時(shí),當(dāng)模擬輸入信號(hào)為最大時(shí)(如10v、5v或20mA),求出可輸出f/V圖形的頻率百分?jǐn)?shù)并以此為參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可;如外部設(shè)定信號(hào)為0~5v時(shí),若變頻器輸出頻率為0~50Hz,則將增益信號(hào)設(shè)定為200%即可。
七 轉(zhuǎn)矩限制 可分為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制兩種。它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值,經(jīng)CPU進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算,其可對(duì)加減速和恒速運(yùn)行時(shí)的沖擊負(fù)載恢復(fù)特性有顯著改善。轉(zhuǎn)矩限制功能可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速和減速控制。假設(shè)加減速時(shí)間小于負(fù)載慣量時(shí)間時(shí),也能保證電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動(dòng)加速和減速! ◎(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩功能提供了強(qiáng)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)矩功能將控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差,而將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi),當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大時(shí),甚至在加速時(shí)間設(shè)定過(guò)短時(shí),也不會(huì)引起變頻器跳閘。在加速時(shí)間設(shè)定過(guò)短時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會(huì)超過(guò)最大設(shè)定值。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大對(duì)起動(dòng)有利,以設(shè)置為80~100%較妥。 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小,其制動(dòng)力越大,適合急加減速的場(chǎng)合,如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過(guò)大會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓報(bào)警現(xiàn)象。如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%,可使加到主電容器的再生總量接近于0,從而使電動(dòng)機(jī)在減速時(shí),不使用制動(dòng)電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會(huì)跳閘。但在有的負(fù)載上,如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%時(shí),減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象,造成變頻器反復(fù)起動(dòng),電流大幅度波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)使變頻器跳閘,應(yīng)引起注意。
八 加減速模式選擇 又叫加減速曲線(xiàn)選擇。一般變頻器有線(xiàn)性、非線(xiàn)性和S三種曲線(xiàn),通常大多選擇線(xiàn)性曲線(xiàn);非線(xiàn)性曲線(xiàn)適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載,如風(fēng)機(jī)等;S曲線(xiàn)適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,其加減速變化較為緩慢。設(shè)定時(shí)可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性,選擇相應(yīng)曲線(xiàn),但也有例外,筆者在調(diào)試一臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)的變頻器時(shí),先將加減速曲線(xiàn)選擇非線(xiàn)性曲線(xiàn),一起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)變頻器就跳閘,調(diào)整改變?cè)S多參數(shù)無(wú)效果,后改為S曲線(xiàn)后就正常了。究其原因是:起動(dòng)前引風(fēng)機(jī)由于煙道煙氣流動(dòng)而自行轉(zhuǎn)動(dòng),且反轉(zhuǎn)而成為負(fù)向負(fù)載,這樣選取了S曲線(xiàn),使剛起動(dòng)時(shí)的頻率上升速度較慢,從而避免了變頻器跳閘的發(fā)生,當(dāng)然這是針對(duì)沒(méi)有起動(dòng)直流制動(dòng)功能的變頻器所采用的方法。
九 轉(zhuǎn)矩矢量控制
矢量控制是基于理論上認(rèn)為:異步電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理。矢量控制方式就是將定子電流分解成規(guī)定的磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流,分別進(jìn)行控制,同時(shí)將兩者合成后的定子電流輸出給電動(dòng)機(jī)。因此,從原理上可得到與直流電動(dòng)機(jī)相同的控制性能。采用轉(zhuǎn)矩矢量控制功能,電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行條件下都能輸出最大轉(zhuǎn)矩,尤其是電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行區(qū)域。 現(xiàn)在的變頻器幾乎都采用無(wú)反饋矢量控制,由于變頻器能根據(jù)負(fù)載電流大小和相位進(jìn)行轉(zhuǎn)差補(bǔ)償,使電動(dòng)機(jī)具有很硬的力學(xué)特性,對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合已能滿(mǎn)足要求,不需在變頻器的外部設(shè)置速度反饋電路。這一功能的設(shè)定,可根據(jù)實(shí)際情況在有效和無(wú)效中選擇一項(xiàng)即可。 與之有關(guān)的功能是轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制,其作用是為補(bǔ)償由負(fù)載波動(dòng)而引起的速度偏差,可加上對(duì)應(yīng)于負(fù)載電流的轉(zhuǎn)差頻率。這一功能主要用于定位控制。
十 節(jié)能控制
風(fēng)機(jī)、水泵都屬于減轉(zhuǎn)矩負(fù)載,即隨著轉(zhuǎn)速的下降,負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例減小,而具有節(jié)能控制功能的變頻器設(shè)計(jì)有專(zhuān)用V/f模式,這種模式可改善電動(dòng)機(jī)和變頻器的效率,其可根據(jù)負(fù)載電流自動(dòng)降低變頻器輸出電壓,從而達(dá)到節(jié)能目的,可根據(jù)具體情況設(shè)置為有效或無(wú)效。 要說(shuō)明的是,九、十這兩個(gè)參數(shù)是很先進(jìn)的,但有一些用戶(hù)在設(shè)備改造中,根本無(wú)法啟用這兩個(gè)參數(shù),即啟用后變頻器跳閘頻繁,停用后一切正常。究其原因有:(1)原用電動(dòng)機(jī)參數(shù)與變頻器要求配用的電動(dòng)機(jī)參數(shù)相差太大。(2)對(duì)設(shè)定參數(shù)功能了解不夠,如節(jié)能控制功能只能用于V/f控制方式中,不能用于矢量控制方式中。(3)啟用了矢量控制方式,但沒(méi)有進(jìn)行電動(dòng)機(jī)參數(shù)的手動(dòng)設(shè)定和自動(dòng)讀取工作,或讀取方法不當(dāng)。