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变频器的选型注意事项及工作原理

时间:2020-05-03    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

变频器的选型注意事项

  (1)根据负载特性选择,如负载为恒转矩负载需选择siemensMMV/MDV变频器,如负载为风机、泵类负载应选择siemensECO变频器。

  (2)选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波,会造成的功率因数和效率都会变坏。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流增加10%而温升增加约20%。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这中情况,适当留有裕量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。

  (3)变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

  (4)当变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。

  (5)对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。

  (6)使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小,高次谐波亦增加输出电流值。因此,选择用于高速电动机的变频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。

  (7)变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。

  (8)驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。

  (9)使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要超过最高转速容许值。

  (10)变频器驱动绕线转子时,大多是利用已有的电动机。

  绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小。因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。

  (11)变频器驱动时,与工频相比,降低输出容量10%~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。

  (12)对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下,如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话,有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此,应了解工频运行情况,选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。变频器驱动潜水泵电动机时,因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大,所以选择变频器时,其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。

  (13)当变频器控制罗茨风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

  (14)选择变频器时,一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。

  (15)单相电动机不适用变频器驱动。

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变频器如何节能省电,依靠怎样的相关原理呢?

  变频器(Variable-frequencyDrive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。



  一直都听别人说变频器能省电,说的人多了也就接受了,但一直没弄懂变频器为什么能省电,同时又能省多少,是高频省的多还是低频省的多?

  而且还有如下几个疑问:


  1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下,一个使用变频器,一个没有,同时转速和扭矩都在电机的额定状态下,那么变频器还能省电吗?能省多少呢?

  2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作(频率,转速还是一样50HZ),有变频器的那个能省多少电?

  3、同样的条件,空载状态下能省多少,这三种状态下哪个省的更多?

  答:变频器可以省电这是不可磨灭的事实,在某些情况下可以节电40%以上,但是某些情况还会比不接变频器浪费!


  变频器是通过轻负载降压实现节能的,拖动转距负载由于转速没有多大变化,即便是降低电压,也不会很多,所以节能很微弱,但是用在风机环境就不同了,当需要较小的风量时刻,电机会降低速度,我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比,所以电机的转距会急剧下降,节能效果明显。如果我们用在油井上,就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。


  当然,如果环境要求必须调速,变频器节能效果还是比较明显的。不调速的场合变频器不会省电,只能改善功率因数。


  1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下,一个使用变频器,一个没有,同时转速和扭矩都在电机的额定状态下,那么变频器还能省电吗?能省多少呢?

  答:对于这种情况,变频器只能改善功率因数,并不能节省电力。


  2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作(频率,转速还是一样50HZ),有变频器的那个能省多少电?

  答:如果使用了自动节能运行,这个时刻变频器能降压运行,可以节省部分电能,但是节电不明显。


  3、同样的条件,空载状态下能省多少,这三种状态下哪个省的更多?

  答:拖动型负载空载状态也节省不了多大的电能。


  比如关于“闭环控制”如是说。我认为有讨论的空间。文中的闭环概念太狭义了。闭环控制不仅仅是转速传感器反馈才算数。矢量控制时的频率控制就是闭环控制,而且是装置内部的闭环控制,V/F控制才属于开环控制,另外还有温度、压力、流量等等物理量的PID调节器反馈控制,都是闭环控制的范畴。而且都是可以通过变频器调节实现的。不应该将闭环控制概念解释得那么窄。


  再比如,制动的概念。


  1.变频不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。

  2.作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。

  3.变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。但是他的前提条件是:第一,大功率并且为风机/泵类负载;第二,装置本身具有节电功能(软件支持);第三,长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。


  除此之外,无所谓节不节电,没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能,就是夸大或是商业炒作。知道了原委,你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用,否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。


  4.采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样?

  采用变频器运转,随着电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器(公众号:泵管家),起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。


  5.在同一工厂内大型电机一起动,运转中变频器就停止,这是为什么?

  电机起动时将流过和容量相对应的起动电流,电机定子侧的变压器产生电压降,电机容量大时此压降影响也大,连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断,因而有时保护功能(IPE)动作,造成停止运转。


  6.装设变频器时安装方向是否有限制。

  变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的,上下的关系对通风也是重要的,因此,对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位,尽可能垂直安装。


  7.不采用软起动,将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以?

  在很低的频率下是可以的,但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流(6~7倍额定电流),由于变频器切断过电流,电机不能起动。


  8.电机超过60Hz运转时应注意什么问题?

  (1)机械和装置在该速下运转要充分可能(机械强度、噪声、振动等)。

  (2)电机进入恒功率输出范围,其输出转矩要能够维持工作(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加,所以转速少许升高时也要注意)。

  (3)产生轴承的寿命问题,要充分加以考虑。

  (4)对于中容量以上的电机特别是2极电机,在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。


  9.变频器可以传动齿轮电机吗?

  根据减速机的结构和润滑方式不同,需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限,采用油润滑时,在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。


  10.变频器能用来驱动单相电机吗?可以使用单相电源吗?

  机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机,在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组;对于电容起动或电容运转方式的,将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相,但对于小容量的,也有用单相电源运转的机种。


  11.变频器本身消耗的功率有多少?

  它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关,但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%,据此可推算损耗,但内藏再生制动式(FR-K)变频器,如果把制动时的损耗也考虑进去,功率消耗将变大,对于操作盘设计等必须注意。


  12.为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用?

  一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却,若速度降低则冷却效果下降,因而不能承受与高速运转相同的发热,必须降低在低速下的负载转矩,或采用容量大的变频器与电机组合,或采用专用电机。


  13.使用带制动器的电机时应注意什么?

  制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作,将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。


  14.想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机,电机却不动,清说明原因

  变频器的电流流入改善功率因数用的电容器,由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动,作为对策,请将电容器拆除后运转,甚至改善功率因数,在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。


  15.变频器的寿命有多久?

  变频器虽为静止装置,但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件,如果对它们进行定期的维护,可望有10年以上的寿命。


  节能降耗是制造业永恒的目标和宗旨,但对于工业企业,应该了解在哪些情况下应该使用变频器,哪些场合不适宜使用变频器,以及综合考虑变频器的配置总量,变频器过多配置带来的谐波危害已成为共识。因此要合理使用变频器,从而真正实现节能降耗以及可持续发展的战略。


  


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变频器过电压问题的检查方法

  常用的低压属于交-直-交变频器,三相经过整流器得到直流电,通过直流母线向逆变器供电。母线电压在正常情况下,应该约等于进线电压的1.35倍。

  为了保护变频器,在母线电压过高时,变频器会报过压故障,并封锁逆变器的脉冲输出。这是保护变频器器件不受损坏的一个重要而且必要的方法。这个故障是不能被屏蔽的。

  变频器内部有母线电压检查机构,当母线电压测量值高于某个阈值后,变频器会报过压故障。

  造成直流母线过电压的原因有很多,应该根据实际情况进行分析。如果找对根源,然后对症下药,一般都可以解决。

  1、首先是来自进线电压的影响。

  如果电网质量不好,有瞬间高电压出现,那势必会造成母线电压过高。偶尔出现的瞬间的电压尖峰很难捕捉到,这为故障的诊断增加了难度。如果用或电能质量分析仪捕捉到进线电压的闪变,确认电网存在电压尖峰的话,那么可以在变频器进线端安装电压尖峰吸收装置以保护变频器。

  在打雷时,也可能会对电网电压产生瞬时影响,也可能会造成变频器的过电压故障。不过打雷也是很偶然的事件,不会一直困扰变频器的运行。不过安全起见,工厂应该有防雷措施。

  2、其次是来自输出端的影响,即逆变器侧。

  在电机制动(即减速)时,电机和负载的动能转化为电能,处于发电状态,发出来的电在直流母线上累积,造成母线电压越来越高。如果电机的机械系统惯性大,而制动时间短,那么制动功率很大。产生的电能在变频器内不断累积,来不及释放,很容易造成直流母线过电压。针对这种不可避免的情况,变频器设计了很多功能来应对。一般的处理方法有:

  在工艺要求范围内,延长制动时间。在停车过程中,使能Vdmax控制器,自动延长制动时间使用合适的制动单元和制动电阻(这个是要花钱的)使用四象限工作的整流器,比如基于AFE、F3E原理的整流器如果使用了PID技术控制器,注意降低系统响应,减P加I,延长滤波时间;

  3、最后是硬件问题。

  如果变频器内部的电压检测机构工作不正常,或者CPU处理机制出了问题,这些都不是设参数就能解决的,需要报修。如果是外部机械问题,比如安装偏心等,这也是要尽量避免的。

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