電源第3講變頻器使用的注意事項(xiàng)

2)對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱(低次電流諧波使銅損增大，高次諧波使鐵損增大)，噪聲增大，產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)消耗的無(wú)功分量增大，中性點(diǎn)對(duì)地的高頻漏電流增大;諧振電壓影響電動(dòng)機(jī)絕緣的壽命。

增加調(diào)制頻率雖然可以降低電動(dòng)機(jī)噪聲，減少輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，但卻使變頻器的開(kāi)關(guān)損耗及射頻干擾增大。前者降低了變頻器的效率，后者會(huì)干擾通信設(shè)備和儀器儀表的正常工作。

1.8.4.3 諧波的消除方法

1) 主動(dòng)方面使變頻器本身不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波。如在調(diào)制上采用較高調(diào)制頻率、目標(biāo)函數(shù)、多重化整流技術(shù)，在整流上采用多相(12 相或24相)整流技術(shù)、PWM 整流技術(shù)及有源功率因數(shù)校正電路(Active Power Factor Correction，APFC)。

2)被動(dòng)方面采取措施，減少變頻器產(chǎn)生的各次諧波對(duì)電網(wǎng)及其他設(shè)備的干擾。如加裝進(jìn)相和出相交流電抗器，加裝射頻噪聲濾波器及加裝浪涌吸收電路。

在變頻器實(shí)際使用中，網(wǎng)側(cè)電壓諧波一般不會(huì)超標(biāo)，但網(wǎng)側(cè)電流諧波卻超標(biāo)很多。對(duì)于高壓大功率變頻器，網(wǎng)側(cè)輸入電流及電動(dòng)機(jī)輸入電流的THD(畸變率)均定小于3%。

1.9 變頻器與負(fù)載的配置

不 少?lài)?guó)家或地區(qū)都有變頻器負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)與國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。例如，將變頻器的工作制等級(jí)或運(yùn)行種類(lèi)分為6 級(jí)：第1級(jí)為100%額定輸出電流，沒(méi)有過(guò)負(fù)載的可能性。第2級(jí)允許輸出基本負(fù)載電流，并在此基礎(chǔ)上可有150%的短時(shí)過(guò)負(fù)載運(yùn)行。要注意，由于有了此短 時(shí)的150%過(guò)負(fù)載，故較長(zhǎng)時(shí)間的基本負(fù)載就只有額定輸出電流的91%，150%過(guò)負(fù)載是對(duì)基本負(fù)載電流而言的，對(duì)額定電流而言則相對(duì)值=150%伊 91%越136%。

第3~6 級(jí)則過(guò)負(fù)載更大或時(shí)間更長(zhǎng)。目前市售產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)型或通用型一般只涉及第2 級(jí)。

變頻器為什么必須有負(fù)載工作制種類(lèi)和等級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而變壓器、通用電動(dòng)機(jī)卻沒(méi)有?這是因?yàn)楹笳叩陌l(fā)熱時(shí)間常數(shù)大，如常用電力變壓器是以小時(shí)計(jì)，短時(shí)過(guò)負(fù)載不致于使溫升超過(guò)允許值，即使溫升短時(shí)稍微超過(guò)，也不會(huì)使壽命立即終

止 和退出運(yùn)行;但半導(dǎo)體器件及其裝置的時(shí)間常數(shù)小，通常以分鐘計(jì)，而且過(guò)負(fù)載超溫對(duì)半導(dǎo)體器件的影響后果比較嚴(yán)重，所以通常都為半導(dǎo)體電力電子裝置規(guī)定了嚴(yán) 格的負(fù)載條件，即基本負(fù)載電流、過(guò)負(fù)載電流及持續(xù)時(shí)間和頻度(允許過(guò)電流再現(xiàn)的間隔時(shí)間)。在完全沒(méi)有過(guò)負(fù)載可能的條件下，稱(chēng)輸出電流為額定輸出電流。根 據(jù)上述分析，變頻器產(chǎn)品應(yīng)該有符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載定額。

從變頻器選用的觀點(diǎn)出發(fā)，需考慮機(jī)械負(fù)載的性能。如機(jī)械轉(zhuǎn)矩有正負(fù)之分，其定義如下： 凡電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械即電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功時(shí)轉(zhuǎn)矩為正，絕大多數(shù)場(chǎng)合都是這種情況;反之則為負(fù)，即生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)作功(機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能)，如電動(dòng)機(jī)車(chē)下 坡行駛。定義負(fù)轉(zhuǎn)矩，這種情況不是大多數(shù)機(jī)械設(shè)備都有的。速度有正負(fù)之別，則是人為決定的。例如常用轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，偶爾用之的反向?yàn)?p>負(fù);如果只有一個(gè)方向運(yùn)行，則可無(wú)正負(fù)之別。

1.9.1 機(jī)械轉(zhuǎn)矩時(shí)段

對(duì)于機(jī)械設(shè)備要求轉(zhuǎn)矩的大小，可以分成幾個(gè)時(shí)段來(lái)討論。

1) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩使機(jī)械設(shè)備從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩通常都為正，而且一般比維持等速運(yùn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩要大，例如大多數(shù)給料機(jī)、物料輸送機(jī)、混料機(jī)、攪拌機(jī)等，它可 能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的員緣園豫耀員苑園豫，這就要求變頻器有大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然，也有很多通用機(jī)械設(shè)備的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于員園園豫，如離心式風(fēng)機(jī)和水泵，可能小于 圓緣豫。泥漿泵和往復(fù)式柱塞泵的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也可能達(dá)到員緣園豫耀員苑緣豫。

2)加速轉(zhuǎn)矩將機(jī)械設(shè)備從剛開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)使之加速到額定轉(zhuǎn)速時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩，其值為機(jī)械靜阻轉(zhuǎn)矩與動(dòng)轉(zhuǎn)矩之和，動(dòng)轉(zhuǎn)矩則和其飛輪轉(zhuǎn)矩GD2以及要求的加速度大小成正比。

一 般風(fēng)機(jī)、水泵的加速轉(zhuǎn)矩不大，可以不超過(guò)員園園豫。但也有一些特殊情況，如大功率風(fēng)機(jī)的GD2很大，加速困難;離心式水泵開(kāi)閥門(mén)時(shí)加速轉(zhuǎn)矩可達(dá)到員園園 豫，而其他形式的泵可能達(dá)到員緣園豫或更大;軋鋼機(jī)等在要求盡量縮短加速時(shí)間時(shí)，要求加速轉(zhuǎn)矩越大越好，重物下放則可能使加速轉(zhuǎn)矩為負(fù)。

3)等速運(yùn)行中出現(xiàn)的尖峰負(fù)載轉(zhuǎn)矩這是生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)的不可避免的正常情況。例如礦石破碎機(jī)遇到較大的礦塊時(shí)，電動(dòng)機(jī)需輸出大的功率(電流)以幫助破碎。因?yàn)檫@是正常情況，所以不能使電動(dòng)機(jī)過(guò)電流跳閘，這就要求變頻器輸出大的電流。這種尖峰負(fù)載出現(xiàn)的頻度事先很難估計(jì)。

等速運(yùn)行時(shí)的速度可以是額定速度，也可以是很低的爬行速度，如載人索道在車(chē)廂接近站臺(tái)時(shí)，就是以很低的爬行速度運(yùn)行的。如果是重車(chē)廂上坡，則可能過(guò)負(fù)載，這就要求變頻器在低速下輸出大的電流。如果是重車(chē)廂下坡爬行，則為負(fù)轉(zhuǎn)矩。

4)減速轉(zhuǎn)矩大多數(shù)情況下，斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)電流就能減速停車(chē)，只是在對(duì)減速有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合才需要電動(dòng)機(jī)輸出或輸入能量，輸出的能量或消耗在電阻中，或反饋給電網(wǎng)，這要根據(jù)反饋能量和頻率的大小來(lái)決定。在重物下放且要求大的減

速時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大的減速轉(zhuǎn)矩，而且是負(fù)的。當(dāng)然，要求正轉(zhuǎn)矩減速的場(chǎng)合也是有的。

1.9.2 變頻器的定額

市場(chǎng)上變頻器的品種規(guī)格很多，本文僅限于討論從歐美進(jìn)口且是低壓的(變頻器的功率輸入與輸出端均為低壓)產(chǎn)品，變頻器的速度調(diào)節(jié)性能比較見(jiàn)表員。

1)美國(guó)AB 公司的1336PI.USI 玉型(無(wú)速度傳感器矢量控制的標(biāo)準(zhǔn)型)變頻器輸出定額舉例如下：

(1)電網(wǎng)電壓為猿愿園耀源愿園V;

(2)恒轉(zhuǎn)矩輸出電流為苑緣A;

(3)變轉(zhuǎn)矩輸出電流為77 A;

(4)周期性過(guò)負(fù)載能力為變轉(zhuǎn)矩員員緣豫、員min;

恒轉(zhuǎn)矩員緣園豫、1 min。

2)瑞士ABB公司對(duì)ACS-600系列產(chǎn)品的規(guī)定

如下：

(1)泵類(lèi)、風(fēng)機(jī)應(yīng)用(平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載)，無(wú)過(guò)載能力，額定輸出電流有效值為I2NSq;

(2)一般應(yīng)用是員園豫過(guò)載能力，額定輸出電流有效值為2N;I2Nmax=1.1I2N，每10 min允許過(guò)載1 min;

(3)重載應(yīng)用是緣園豫或員園園豫過(guò)載;額定輸出電流有效值為I2Nd。

I2Ndmax=1.5I2Nd，每10 min 允許過(guò)載員min 或2I2Nd，每員緣s允許過(guò)載圓s。

三種電流的關(guān)系為I2Nsq躍I2N躍I2Nd。

3)德國(guó)西門(mén)子公司對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)系列FC(頻率控制)、VC (矢量控制)規(guī)定如下(按歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN60146-1-1，負(fù)載等級(jí)為第員級(jí))：