第六章 變頻器系統(tǒng)的選擇與操作

變頻器應(yīng)用技術(shù)第六章變頻器系統(tǒng)的選擇與操作學(xué)習(xí)目標(biāo)1.正確選擇變頻器。2.掌握變頻器的安裝工藝。，3.了解變頻器的抗干擾技術(shù)。4.掌握變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試方法與日常維護(hù)6.1變頻器的選擇

6.1.1變頻器額定值1.輸入側(cè)額定值輸入側(cè)的額定值主要是電壓和相數(shù)。中小容量變頻器輸入電壓的額定值有以下幾種(均為線(xiàn)電壓)：①380V/50Hz、三相，用于絕大多數(shù)設(shè)備中。②200～230V/50Hz或60Hz、三相，主要用于某些進(jìn)口設(shè)備中。③200～230V/50Hz、單相，主要用于小容量設(shè)備和家用電器中。6.1變頻器的選擇2．輸出側(cè)額定值(1)輸出電壓額定值UCN

由于變頻器在改變輸出頻率的同時(shí)也要改變輸出電壓，因此，變頻器輸出電壓的額定值UCN。就是輸出電壓中的最大值，即變頻器輸出頻率等于電動(dòng)機(jī)額定頻率時(shí)的輸出電壓值。(2)輸出電流額定值ICN

輸出電流額定值ICN是指變頻器允許長(zhǎng)時(shí)間輸出的最大電流值。這是用戶(hù)選用變頻器的主要依據(jù)之一。這個(gè)指標(biāo)反映了變頻器電力半導(dǎo)體器件的過(guò)載能力。6.1變頻器的選擇(3)輸出容量SCN6.1變頻器的選擇（4）適用電動(dòng)機(jī)功率PN(kW)適用電動(dòng)機(jī)功率是指以4極的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)為對(duì)象，表示在額定輸出電流以?xún)?nèi)可以驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率。（5）過(guò)載能力過(guò)載能力是指其輸出電流超過(guò)額定電流的允許范圍和時(shí)間。大多數(shù)變頻器都規(guī)定為150%IN、60s或180%IN、0.5s。專(zhuān)門(mén)用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載調(diào)速的變頻器規(guī)定為120%IN、60s。6.1變頻器的選擇

6.1.2變頻器連續(xù)運(yùn)行時(shí)所需容量的計(jì)算1．依據(jù)電動(dòng)機(jī)功率選擇變頻器2．變頻器容量計(jì)算6.1變頻器的選擇6.1.3頻繁升、降速運(yùn)行時(shí)變頻器容量的選擇電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。通常情況下，對(duì)于短時(shí)間升、降速而言，變頻器允許電流輸出能達(dá)到額定電流的130%一150%（視變額器容量而定）。因此，在短時(shí)間內(nèi)，升、降速時(shí)轉(zhuǎn)矩也可以增大。如果只需要較小的升、降速轉(zhuǎn)矩，則可以降低選擇變頻器容量。由于電流脈動(dòng)的原因，此時(shí)應(yīng)將變頻器的最大輸出電流降低1O%后再進(jìn)行選定。6.1變頻器的選擇6.1.4電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)變頻器容量計(jì)算6.1變頻器的選擇

6.1.5不同負(fù)載變頻器的選擇

1.過(guò)載容量的選擇2.對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻器的選擇3.對(duì)恒功率負(fù)載變頻器的選擇4.對(duì)二次方律負(fù)載變頻器的選擇6.1變頻器的選擇6.1.6一臺(tái)變頻器傳動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，且多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，即成組傳動(dòng)6.1變頻器的選擇6.1.7高壓變頻器的選型注意事項(xiàng)1.選擇過(guò)高電壓等級(jí)的弊端2.變頻器容量與整流裝置相數(shù)關(guān)系3.把最高電壓降到3kV以下可節(jié)約大量投資4.隔離變壓器問(wèn)題5.如何配套6.對(duì)電網(wǎng)諧波污染的防治措施6.2變頻器的安裝變頻器是精密電子設(shè)備，與其它電子設(shè)備一樣對(duì)周邊環(huán)境有一定的要求。為使變頻器能夠安全、穩(wěn)定地工作和發(fā)揮效能，必須嚴(yán)格按照IEC標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的安裝規(guī)范實(shí)施安裝。6.2變頻器的安裝6.2.1變頻器安裝對(duì)周?chē)h(huán)境的要求1．環(huán)境溫度和濕度

2．安裝環(huán)境的要求6.2變頻器的安裝3．變頻器的安裝空間與通風(fēng)6.2變頻器的安裝6.2變頻器的安裝6.2.2變頻器的安裝工藝1．變頻器蓋板的拆卸2．變頻器的接線(xiàn)3．控制回路接線(xiàn)的注意事項(xiàng)6.2變頻器的安裝6.2.3變頻器使用注意事項(xiàng)1.環(huán)境注意事項(xiàng)2.電氣環(huán)節(jié)注意事項(xiàng)3.接線(xiàn)過(guò)程注意事項(xiàng)4.變頻器的接地和防雷6.3變頻器的抗干抗在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，隨著變頻器等電力電子裝置的廣泛使用，系統(tǒng)的電磁干擾日益嚴(yán)重。相應(yīng)的抗干擾技術(shù)（即電磁兼容）已經(jīng)變得越來(lái)越重要。變頻器系統(tǒng)的干擾有時(shí)能直接造成系統(tǒng)硬件損壞。有時(shí)雖不能損壞系統(tǒng)硬件，但常使微處理器系統(tǒng)程序運(yùn)行失控，導(dǎo)致控制失靈，從而造成設(shè)備和生產(chǎn)事故。因此，如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動(dòng)化裝置研制和應(yīng)用中不可忽視的重要內(nèi)容，也是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)變頻器抗干擾問(wèn)題，首先要了解干擾的來(lái)源、傳播方式，然后再針對(duì)這些干擾采取相應(yīng)的抗干擾措施。6.3變頻器的抗干抗

6.3.1變頻器干擾的來(lái)源1．電網(wǎng)諧波干擾2．晶閘管換流設(shè)備對(duì)變頻器的干擾3．電力補(bǔ)償電容對(duì)變頻器的干擾4．變頻器自身對(duì)外部的干擾6.3變頻器的抗干抗6.3.2干擾信號(hào)的傳播方式1．電路傳導(dǎo)方式2．感應(yīng)耦臺(tái)方式(1)電磁感應(yīng)方式(2)靜電感應(yīng)方式(3)空中輻射方式6.3變頻器的抗干抗6.3.3變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾對(duì)策1．合理布線(xiàn)2．干擾的隔離3．設(shè)置噪聲濾波器6.3變頻器的抗干抗6.3變頻器的抗干抗4．屏蔽干擾源5．采用電抗器6.3變頻器的抗干抗

6．接地①單點(diǎn)接地是指在一個(gè)電路或裝置中，只有一個(gè)物理點(diǎn)定義為接地點(diǎn)。在低頻下的性能較好。

②多點(diǎn)接地是指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地點(diǎn)。在高頻下的性能較好。

③混合接地是根據(jù)信號(hào)頻率和接地線(xiàn)長(zhǎng)度，系統(tǒng)地采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地混用的方式。

④變頻器本身有專(zhuān)用接地端子PE，從安全和降低噪聲需要出發(fā)，必須可靠接地。既不能將地線(xiàn)接在電氣設(shè)備的外殼上，也不能接在零線(xiàn)上?？捎幂^粗的短線(xiàn)一端接到接地端子PE，另一端與接地極相連，接地電阻取值小于100Ω。6.3變頻器的抗干抗6.3.4高壓變頻器抗干擾的常用措施（1）高壓變頻器的E端要與控制柜及電機(jī)的外殼相連，要接保安地，接地電阻應(yīng)小于100Ω，可吸收突波干擾。

（2）高壓變頻器的輸入或輸出端加裝電感式磁環(huán)濾波器。平性并繞3-4圈，有助于抑制高次諧波（此方法簡(jiǎn)單易行，價(jià)格低廉）。

（3）上述磁環(huán)濾波器還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加繞在高壓變頻器控制信號(hào)端或模擬信號(hào)給定端的進(jìn)線(xiàn)上。6.3變頻器的抗干抗（4）裝有高壓變頻器的電控柜中，動(dòng)力線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)應(yīng)分開(kāi)穿管走線(xiàn)，金屬軟管應(yīng)接地良好。（5）模擬信號(hào)線(xiàn)要選用屏蔽線(xiàn)，單端在高壓變頻器處接仿真地。（6）還可通過(guò)調(diào)整高壓變頻器的載頻來(lái)改善干擾。頻率越低，干擾越小，但電磁噪聲越大。6.3變頻器的抗干抗（7）RS485通訊口與上位機(jī)相連一定要采用光電隔離的傳輸方式，以提高通信系統(tǒng)的抗干擾性能。（8）外配計(jì)算機(jī)或儀表的供電要和高壓變頻器的動(dòng)力裝置供電分開(kāi)，盡量避免共享一個(gè)內(nèi)部變壓器。（9）在受干擾的儀表設(shè)備方面也要進(jìn)行獨(dú)立屏蔽，市場(chǎng)上的溫控器、PID調(diào)節(jié)器、PLC、傳感器或變送器等儀表，都要加裝金屬屏蔽外殼并與保安地相連。必要時(shí)，可在此類(lèi)儀表的電源進(jìn)線(xiàn)端加裝上述的電感式磁環(huán)濾波器。6.4變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試方法在變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試工作中，應(yīng)本著“先空載，再輕載，后重載”的基本原則來(lái)調(diào)試變頻調(diào)速系統(tǒng)，以減少不必要的損失，提高工作效率。在調(diào)試過(guò)程中，最好與機(jī)械工程師和工藝工程師配合進(jìn)行，使變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠最大限度地滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。6.4變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試方法6.4.1試車(chē)前的工作1．應(yīng)明確掌握的內(nèi)容2．控制柜的檢查3．測(cè)量絕緣電阻4．接通變頻器電源5．功能預(yù)置6.4變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試方法

6.4.2系統(tǒng)空載試驗(yàn)1．起動(dòng)試驗(yàn)2．電動(dòng)機(jī)參數(shù)檢測(cè)3．基本操作4．停車(chē)試驗(yàn)6.4變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試方法6.4.3系統(tǒng)的帶載試驗(yàn)1．啟動(dòng)試驗(yàn)2．停車(chē)試驗(yàn)3．帶載能力試驗(yàn)6.5變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)與維修變頻器是以電子元器件為中心構(gòu)成的靜止電氣設(shè)備。為了保證安全、正常生產(chǎn)，必須經(jīng)常地對(duì)變頻器及系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)檢查。6.5變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)與維修6.5.1系統(tǒng)的維護(hù)和檢查1.日常檢查①運(yùn)行中檢查是否出現(xiàn)不正常現(xiàn)象。②電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。③安裝環(huán)境是否發(fā)生改變。④冷卻系統(tǒng)是否工作正常。⑤系統(tǒng)是否有異常聲音，異常振動(dòng)。⑥是否出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱以及導(dǎo)線(xiàn)變色。⑦運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常測(cè)量變頻器輸入、輸出電壓。6.5變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)與維修1.日常檢查①運(yùn)行中檢查是否出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象。②電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。③安裝環(huán)境是否發(fā)生改變。④冷卻系統(tǒng)是否工作正常。⑤系統(tǒng)是否有異常聲音，異常振動(dòng)。⑥是否出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱以及導(dǎo)線(xiàn)變色。⑦運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常測(cè)量變頻器輸入、輸出電壓。6.5變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)與維修6.5.2高壓變頻器的維護(hù)和檢查1.高壓變頻器日常維護(hù)保養(yǎng)2.日常巡檢需要注意事項(xiàng)3.變頻器停機(jī)后需要維護(hù)的項(xiàng)目6.5變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)與維修6.5.3變頻器常見(jiàn)故障1．過(guò)電流2．過(guò)電壓3．欠電壓4．過(guò)熱5．輸出電壓不平衡6．過(guò)載7．接地故障8．限流運(yùn)行6.6變頻器使用要點(diǎn)1.安裝電抗器

安裝電抗器可使變頻器輸入電流減小，其優(yōu)點(diǎn)如下：(1)在變頻器輸入側(cè)加裝電抗器，使得周?chē)O(shè)備的高次諧波電流得到衰減。(2)抑制電源浪涌電壓，使變頻器得到保護(hù)。(3)在接通變頻器電路時(shí)，對(duì)尖峰電流進(jìn)行抑制。(4)功率因數(shù)得到改善。交流電抗器改善率為90%以上，直流電抗器改善率為95%以上。(5)對(duì)5.5kW或更大容量變頻器，交流和直流電抗器可作為其有用的選件。6.6變頻器使用要點(diǎn)2.使用環(huán)境注意事項(xiàng)

產(chǎn)品的工作溫度一般要求在0℃-50℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有裕度，最好控制在40℃以下。絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件緊靠變頻器的底部安裝。3.電氣環(huán)節(jié)要注意事項(xiàng)(1)防止電磁干擾。(2)防止輸入端過(guò)電壓。6.6變頻器使用要點(diǎn)4.參數(shù)設(shè)置注意事項(xiàng)

在使用變頻器之前，將變頻器輸出電壓設(shè)為380v，基底頻率設(shè)為50Hz；對(duì)驅(qū)動(dòng)泵類(lèi)和風(fēng)機(jī)負(fù)載，最高頻率和上限頻率設(shè)置為50Hz，下限頻率設(shè)置為15-20Hz；加減速根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量和負(fù)載量確定。5.接線(xiàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)

在安裝、測(cè)試、維修過(guò)程中，常需要進(jìn)行端子接線(xiàn)。切記不要將電源線(xiàn)接到變頻器的輸出端子上；也不要將變頻器輸出端子排上的N端子誤認(rèn)為是電源中性線(xiàn)端子?？刂苹芈方泳€(xiàn)應(yīng)與主回路接線(xiàn)盡量遠(yuǎn)離。6.6變頻器使用要點(diǎn)6.變頻器的接地和防雷變頻器的正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲的重要手段。變頻器接地端子E(G)的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線(xiàn)截面積應(yīng)不小于2.5mm2，長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m以?xún)?nèi)。在雷電活躍地區(qū)，如果