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變頻器應(yīng)用誤區(qū)<二>
誤區(qū)4 變頻器輸出側(cè)不能加裝接觸器
幾乎所有變頻調(diào)速器使用說明書都指出,變頻調(diào)速器輸出側(cè)不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說明書就規(guī)定“切勿在輸出回路連接電磁開關(guān)、電磁接觸器”。
廠家的規(guī)定是為了防止在變頻調(diào)速器有輸出時接觸器動作。變頻器在運行中連接負(fù)載,會由于漏電流而使過電流保護(hù)回路動作。那么,只要在變頻調(diào)速器輸出與接觸器動作之間,加以必要的控制聯(lián)鎖,保證只有在變頻調(diào)速器無輸出時,接觸器才能動作,變頻調(diào)速器輸出側(cè)就可以加裝接觸器。這種方案對于只有1臺變頻調(diào)速器,2臺電動機(jī)(1臺電動機(jī)運行,1臺電動機(jī)備用)的場合,具有重要的意義。當(dāng)運行的電動機(jī)出現(xiàn)故障時,可以很方便地將變頻器切換到備用電動機(jī),經(jīng)過延時使變頻器運行,實現(xiàn)備用電動機(jī)自動投入變頻運行。并且還可以很方便地實現(xiàn)2臺電動機(jī)的互為備用。
誤區(qū)5 通用電動機(jī)只能在其額定轉(zhuǎn)速以下采用變頻調(diào)速器降速運行
經(jīng)典理論認(rèn)為,通用電動機(jī)頻率上限為55Hz。這是因為當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速需要調(diào)到額定轉(zhuǎn)速以上運行時,定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時,若仍按恒轉(zhuǎn)矩原則控制,則定子電壓將升高超過額定電壓。那么,當(dāng)調(diào)速范圍高于額定轉(zhuǎn)速時,須保持定子電壓為額定電壓不變。這時,隨著轉(zhuǎn)速/頻率的上升,磁通將減少,因此在同一定子電流下的轉(zhuǎn)矩將減小,機(jī)械特性變軟,電動機(jī)的過載能力大幅度減少。
由此可見,通用電動機(jī)頻率上限為55Hz是有前提條件的:
1、定子電壓不能超過額定電壓;
2、電動機(jī)在額定功率運行;
3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
上述情況下,理論和試驗證明,若頻率超過55Hz,將使電動機(jī)轉(zhuǎn)矩變小,機(jī)械特性變軟,過載能力下降,鐵耗急增,發(fā)熱嚴(yán)重。
筆者認(rèn)為,電動機(jī)實際運行狀況表明,通用電動機(jī)可以通過變頻調(diào)速器進(jìn)行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動機(jī)拖動的負(fù)載來決定的。首先,要弄清負(fù)荷率是多少?其次,要搞清楚負(fù)載特性,根據(jù)負(fù)載的具體情況,進(jìn)行推算。簡單分析如下:
1、事實上,對于380V通用電動機(jī),定子電壓超過額定電壓10%長期運行是可以的,對電動機(jī)絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高,轉(zhuǎn)矩顯著增大,定子電流減少,繞組溫度下降。
2、電動機(jī)負(fù)荷率通常為50%~60%
一般情況下,工業(yè)用電動機(jī)通常在50%~60%額定功率下工作。
經(jīng)推算,電動機(jī)輸出功率為70%額定功率,定子電壓提高7%時,定子電流下降26.4%,此時,即使是恒轉(zhuǎn)矩控制,采用變頻調(diào)速器提高電動機(jī)轉(zhuǎn)速20%,定子電流也不但不會上升,反而會下降。盡管提高頻率后,電動機(jī)鐵耗急增,但由其產(chǎn)生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此,電動機(jī)繞組溫度也將明顯下降。
3、負(fù)載特性各種各樣
電動機(jī)拖動系統(tǒng)是為負(fù)載服務(wù)的,不同的負(fù)載,機(jī)械特性不同。電動機(jī)在提速后必須滿足負(fù)載機(jī)械特性的要求。經(jīng)推算恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不同負(fù)荷率(k)時的允許zui高運行頻率(fmax)與負(fù)荷率成反比,即fmax=fe/k,其中fe為額定工頻。對恒功率負(fù)載,通用電動機(jī)的允許zui高工作頻率主要受電動機(jī)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度限制,筆者認(rèn)為一般限制在100Hz以內(nèi)為宜。
誤區(qū)6 忽視變頻器的自身特點
變頻調(diào)速器的調(diào)試工作一般由經(jīng)銷廠家來完成,不會出現(xiàn)什么問題。變頻調(diào)速器的安裝工作較簡單,一般由用戶來完成。一些用戶不認(rèn)真閱讀變頻調(diào)速器的使用說明書,不嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工,忽視變頻器自身特點,將其等同于一般電氣器件,憑想當(dāng)然和經(jīng)驗辦事,為故障和事故埋下了隱患。
根據(jù)變頻調(diào)速器的使用說明書的要求,接到電動機(jī)的電纜應(yīng)采用屏蔽電纜或鎧裝電纜,穿金屬管敷設(shè)。截斷電纜的端頭應(yīng)盡可能整齊,未屏蔽的線段盡可能短,電纜長度不宜超過一定的距離(一般為50m)。當(dāng)變頻調(diào)速器與電動機(jī)間的接線距離較長時,來自電纜的高諧波漏電流會對變頻調(diào)速器和周邊設(shè)備產(chǎn)生不利影響。從變頻器控制的電動機(jī)返回的接地線,應(yīng)直接連到變頻器相應(yīng)的接地端子上。變頻器的接地線切勿與焊機(jī)及動力設(shè)備共用,且盡可能短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流,與接地點太遠(yuǎn)則接地端子的電位不穩(wěn)定。變頻器的接地線的zui小截面積必須大于或等于供電電源電纜的截面積。為了防止干擾而引起的誤動作,控制電纜應(yīng)使用絞合屏蔽線或雙股屏蔽線。同時要注意切勿將屏蔽網(wǎng)線接觸到其它信號線及設(shè)備外殼,用絕緣膠帶纏包起來。為了避免其受到噪聲的影響,控制電纜長度不宜超過50m??刂齐娎|和電動機(jī)電纜必須分開敷設(shè),使用單獨的走線槽,并盡可能遠(yuǎn)離。當(dāng)二者必須交叉時,應(yīng)采取垂直交叉。千萬不能將它們放在同一個管道或電纜槽中。而一些用戶在進(jìn)行電纜敷設(shè)時,沒有嚴(yán)格按照上述要求進(jìn)行施工,導(dǎo)致在單獨調(diào)試時設(shè)備運轉(zhuǎn)正常,正常生產(chǎn)時卻干擾嚴(yán)重,以致不能運行。
如某水泥廠二次風(fēng)溫表突然出現(xiàn)指示異常:指示值明顯偏低,且大幅度波動。在此之前一直運行很好。檢查熱電偶、溫度變送器及二次儀表,均未發(fā)現(xiàn)問題,將相關(guān)儀表移到其他測點,儀表運行*正常,而將其他測點的同類儀表換到此處,也出現(xiàn)同樣現(xiàn)象。后發(fā)現(xiàn)在篦冷機(jī)3號冷卻風(fēng)機(jī)電動機(jī)上新安裝了1臺變頻調(diào)速器,而且正是變頻器投用后二次風(fēng)溫表才出現(xiàn)指示異常狀態(tài)。試將變頻器停運,二次風(fēng)溫表指示立即恢復(fù)正常;再起動變頻器,二次風(fēng)溫表又出現(xiàn)指示異常,連續(xù)反復(fù)試驗幾次均是如此,從而判斷出變頻器的干擾是造成二次風(fēng)溫表顯示異常的直接原因。該風(fēng)機(jī)為離心式通風(fēng)機(jī),原來采用閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量,后改為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量。由于現(xiàn)場粉塵較大,環(huán)境惡劣,故將變頻器安裝在MCC(電動機(jī)控制中心)控制室。為了施工方便,變頻器接在該風(fēng)機(jī)主接觸器的下側(cè),變頻器輸出電纜使用該風(fēng)機(jī)電動機(jī)的動力電纜。
該風(fēng)機(jī)電動機(jī)的動力電纜為聚氯乙烯絕緣無鋼鎧護(hù)套電纜,并與二次風(fēng)溫表信號電纜在同一電纜溝的不同橋架層平行敷設(shè)??梢?,正是因為變頻器輸出電纜沒有采用鎧裝電纜或穿鐵管敷設(shè),導(dǎo)致了干擾現(xiàn)象的發(fā)生。這個教訓(xùn)對原來沒有采用變頻器的改造項目要引起特別注意。
在變頻調(diào)速器的日常維護(hù)中也要特別小心。有的電工一發(fā)現(xiàn)變頻器故障跳停,就立即打開變頻器進(jìn)行維修。這樣做是很危險的,有可能發(fā)生人身觸電事故。這是因為即使變頻器不處于運行狀態(tài),甚至電源已經(jīng)切斷,由于其中的電容器的存在,變頻器的電源輸入線、直流端子和電動機(jī)端子上仍然可能帶有電壓。斷開開關(guān)后,必須等待幾分鐘后,使變頻器放電完畢,才能開始工作。還有的電工習(xí)慣于一發(fā)現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)跳停,就立即用搖表對變頻器拖動的電動機(jī)進(jìn)行絕緣測試,從而判斷電動機(jī)是否燒毀。這也是很危險的,易使變頻器被燒。因此,在電動機(jī)與變頻器之間的電纜未斷開前,不能對電動機(jī)進(jìn)行絕緣測試,也不能對已連接到變頻器的電纜進(jìn)行絕緣測試。
對變頻器的輸出參數(shù)進(jìn)行測量時也要特別注意。由于變頻器的輸出為PWM波形,含有高次諧波,而電動機(jī)轉(zhuǎn)矩主要依賴于基波電壓有效值,故測量輸出電壓時,主要是測量基波電壓值,使用整流式電壓表,其測量結(jié)果zui接近數(shù)字頻譜分析儀測量值,而且與變頻器的輸出頻率有*的線性關(guān)系。若需進(jìn)一步提高測量精度,可以采用阻容濾波器。數(shù)字萬用表容易受干擾,測量有較大的誤差。輸出電流需要測量包括基波和其他高次諧波在內(nèi)的總有效值,因此常用的儀表是動圈式電流表(在電動機(jī)負(fù)載時,基波電流有效值和總電流有效值差別不大)。當(dāng)考慮到測量方便而采用電流互感器時,在低頻情況下電流互感器可能飽和,所以,必須選擇適當(dāng)容量的電流互感器。
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ARCE2025亞洲機(jī)器人大會暨展覽會
展會城市:廣州市展會時間:2025-12-19