[变频器和传动]变频器的运用误区 变频器和传动] 怡馨苑 发表于 2006-12-1 19:18:02 误区 1、运用变频器都能节电 一些文献声称变频调速器是节电操控产品， 给人的感觉是只需运用 变频调速器都能节电。 实践上，变频调速器之所以能够节电，是因为其能对电动机进行调 速。假如说变频调速器是节电操控产品的话，那么一切的调速设备也都 能够说是节电操控产品。 变频调速器只不过比其它调速设备功率和功率 因数略高算了。 变频调速器能否完结节电，是由其负载的调速特性决议的。关于离 心风机、离心水泵这类负载，转矩与转速的平方成正比，功率与转速的 立方成正比。只需本来选用阀门操控流量，且不是满负荷作业，改为调 速作业，均能完结节电。当转速下降为本来的 80%时，功率只要本来的 51.2%。可见，变频调速器在这类负载中的运用，节电作用最为显着。 关于罗茨风机这类负载，转矩与转速的巨细无关，即恒转矩负载。若原 来选用放风阀放走剩余风量的办法调理风量，改为调速作业，也能完结 节电。当转速下降为本来的 80%时，功率为本来的 80%。比在离心风机、 离心水泵中的运用节电作用要小得多。关于恒功率负载，功率与转速的 巨细无关。水泥厂恒功率负载，如配料皮带秤，在设定流量必定的条件 下，当料层厚时，皮带速度减慢；当料层薄时，皮带速度加速。变频调 速器在这类负载中的运用，不能节电。 与直流调速体系比较，直流电动机比沟通电动机功率高、功率因数 高，数字直流调速器与变频调速器功率平起平坐，乃至数字直流调速器 比变频调速器功率略高。所以，声称运用沟通异步电动机和变频调速器 比运用直流电动机和直流调速器要节电，理论和实践证明，这是不正确 的。 变频器的容量挑选以电动机额外功率为依据 误区 2、变频器的容量挑选以电动机额外功率为依据 相关于电动机来说，变频调速器的价格较贵，因而在确保安全可靠 作业的前提下，合理地下降变频调速器的容量就显得非常有含义。 变频调速器的功率指的是它适用的 4 极沟通异步电动机的功率。 因为同容量电动机，其极数不同，电动机额外电流不同。跟着电动 机极数的增多，电动机额外电流增大。变频调速器的容量挑选不能以电 动机额外功率为依据。一起，关于本来未选用变频器的改造项目，变频 调速器的容量挑选也不能以电动机额外电流为依据。这是因为，电动机 的容量挑选要考虑最大负荷、殷实系数、电动机标准等要素，往往殷实 量较大， 工业用电动机常常在 50%～60%额外负荷下作业。 若以电动机额 定电流为依据来挑选变频调速器的容量，留有殷实量太大，形成经济上 的糟蹋，而可靠性并没有因而得到进步。 关于鼠笼式电动机， 变频调速器的容量挑选应以变频器的额外电流 大于或等于电动机的最大正常作业电流 1.1 倍为准则， 这样能够最大限 度地节省资金。关于重载起动、高温环境、绕线式电动机、同步电动机 等条件下，变频调速器的容量应恰当加大。 关于一开端就选用变频器的规划中， 变频器容量的挑选以电动机额 定电流为依据无可厚非。 这是因为此刻变频器容量不能以实践作业状况 来挑选。当然，为了削减出资，在有些场合，也可先不确定变频器的容 量，等设备实践作业一段时间后，再依据实践电流进行挑选。 内蒙古某水泥公司 Φ2 ? 4m×13m 水泥磨二级粉磨体系中， 1 台 有 国产 N－1500 型 O－Sepa 高效选粉机，配用电动机型号为 Y2－315M－4 型，电动机功率为 132kW，却选用 FRN160－P9S－4E 型变频器，这种变 频器适用于 4 极、 功率为 160kW 电动机。 投入作业后， 最大作业频率 48Hz， 电流只要 180A，不到电动机额外电流的 70%，电动机本身已有恰当的富 裕量。而变频器选用标准又比拖动电动机大 1 个等级，形成不该有的浪 费，可靠性不会因而而进步。 安徽巢湖水泥厂 3 号石灰石破碎机，其喂料体系选用 1500×12000 板式喂料机，拖动电动机选用 Y225M－4 型沟通电动机，电动机额外功 率 45kW，额外电流为 84.6A。在进行变频调速改造前，经过测验发现， 板式喂料机拖动电动机正常作业时，三相均匀电流仅 30A，只要电动机 额外电流的 35.5%。为了节省出资，选用 ACS601－0060－3 型变频器， 该变频器额外输出电流为 76A，适用于 4 极、功率为 37kW 电动机，获得 了较好的运用作用。 这 2 个比如一反一正阐明晰，关于本来未选用变频器的改造项目， 变频器的容量以实践工况为依据来挑选可大起伏削减出资。 误区 3、用视在功率核算无功补偿节能收益 用视在功率核算无功补偿节能作用。如文献[1]原体系风机工频满 载作业时，电动机作业电流为 289A，选用变频调速时，50Hz 满载作业 时的功率因数约为 0.99，电流是 257A，这是因为变频器内部滤波电容 产生改进功率因数的作用。节能核算如下：ΔS=UI=×380×(289－ 257)=21kVA 因而该文以为其节能作用约为单机容量的 11%左右。 实践剖析：S 即标明视在功率，即电压与电流的乘积，电压相一起， 视在功率节省百分比与电流节省百分比是一回事。在有电抗的电路中， 视在功率仅仅反映了配电体系的答应最大输出才干， 而不能反映电动机 实践耗费的功率。电动机实践耗费的功率只能用有功功率标明。在该例 中，虽用实践电流核算，但核算的是视在功率，而不是有功功率。咱们 知道，电动机实践耗费的功率是由风机及其负载决议的。功率因数的提 高并没有改动风机的负载，也没有进步风机的功率，风机实践耗费的功 率没有削减。功率因数进步后，电动机作业状况也没有改动，电动机定 子电流并没有削减，电动机耗费的有功功率和无功功率都没有改动。功 率因数进步的原因是变频器内部滤波电容产生无功功率供应了电动机 耗费。跟着功率因数进步，变频器的实践输入电流削减，然后削减了电 网至变频器之间的线损和变压器的铜耗。一起，负荷电流减小，给变频 器供电的变压器、开关、触摸器、导线等配电设备能够带更多的负载。 需求指出的是，假如象该例相同不考虑线损和变压器铜耗的节省，而考 虑变频器的损耗，变频器在 50Hz 满载作业时，不只没有节能，并且还 费电。因而，用视在功率核算节能作用是不对的。 某水泥厂离心风机拖动电动机型号为 Y280S－4， 额外功率为 75kW， 额外电压 380V，额外电流 140A。在进行变频调速改造前，阀门全开， 经过测验发现，电动机电流 70A，只要 50%负荷，功率因数为 0.49，有 功功率为 22.6kW，视在功率为 46 ? 07kVA。在选用变频调速改造后， 阀门全开，额外转速作业时，三相电网均匀电流为 37A，然后以为节电 （70－37）÷70×100%=44.28%。这样核算，看似合理，实质上仍是以 视在功率核算节能作用。该厂在进一步测验后发现，此刻功率因数为 0.94，有功功率为 22.9kW，视在功率为 24.4kVA。可见，有功功率添加， 不光没有节电， 反而费电。 有功功率添加的原因是考虑了变频器的损耗， 而没有考虑线损和变压器铜耗的节省。 产生这种过错的关键在于没有考 虑功率因数进步对电流下降的影响，默许功率因数不变，然后片面夸张 了变频器的节能作用。因而，在核算节能作用时，有必要用有功功率，不 能用视在功率。 误区 4、变频器输出侧不能加装触摸器 简直一切变频调速器运用阐明书都指出， 变频调速器输出侧不能加 装触摸器。 如日本安川变频器阐明书就规则“切勿在输出回路衔接电磁 开关、电磁触摸器”。 厂家的规则是为了防止在变频调速器有输出时触摸器动作。 变频器 在作业中衔接负载，会因为漏电流而使过电流保护回路动作。那么，只 要在变频调速器输出与触摸器动作之间，加以必要的操控联锁，确保只 有在变频调速器无输出时，触摸器才干动作，变频调速器输出侧就能够 加装触摸器。这种计划关于只要 1 台变频调速器，2 台电动机(1 台电动 机作业，1 台电动机备用)的场合，具有重要的含义。当作业的电动机出 现毛病时，能够很便利地将变频器切换到备用电动机，经过延时使变频 器作业，完结备用电动机主动投入变频作业。并且还能够很便利地完结 2 台电动机的互为备用。 频调速器在离心风机中的运用， 误区 5、变频调速器在离心风机中的运用，可彻底替代风机的调理阀门 选用变频调速器对离心风机进行调速来操控风量， 与调理阀门操控 风量比较,具有显着的节电作用。但在有些场合，变频调速器不能彻底 替代风机的阀门，在规划中要引起特别注意。为了阐明这个问题，咱们 先从其节电原理谈起。离心风机的风量与转速的一次方成正比，风压与 转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 如图 1 所示，曲线)为风机在恒速下，风压－风量(H－Q)特性； 曲线)为管网风阻特性(阀门开度全开)。风机作业在 A 点时输出风量 为 Q1，此刻轴功率 N1 与 Q1、H1 的乘积面积(AH1OQ1)成正比。当风量从 Q1 削减到 Q2，如选用调理阀门办法，使管网阻力特性变到曲线)。系 统由本来的工况点 A 变到新的工况点 B 作业， 风压反而添加， 轴功率 N2 与面积(BH2OQ2)成正比，N1 与 N2 相差不多。假如选用调速操控方法， 风机转速由 n1 降到 n2,则风压－风量(H－Q)特性如曲线)所示，在满 足相同风量 Q2 的状况下，风压 H3 大起伏下降，功率 N3(恰当于面积 CH3OQ2)跟着显着削减，节能作用非常显着。 从上面的剖析还能够看出，调理阀门操控风量，跟着风量的削减， 风压反而添加；而选用变频调速器调速来操控风量，跟着风量的削减， 风压大起伏下降。风压下降太多，有或许满意不了工艺要求。即假如工 况点在曲线)、曲线)、H 轴所围区域内部，单纯地依托变频调速器 调速将无法满意工艺要求，需求和阀门调理结合才干满意工艺要求。某 厂引入的变频调速器，在离心风机中的运用中，因没有规划阀门，单纯 地依托变频调速器调速来改动风机工况点， 吃尽了苦头。 要么转速太高， 风量太大；若下降转速，风压又满意不了工艺要求，吹不进风。因而离 心风机在运用变频调速器调速节电时，要统筹风量和风压这 2 个目标， 否则会带来不良的成果。 误区 6、 通用电动机只能在其额外转速以下选用变频调速器降速作业 经典理论以为， 通用电动机频率上限为 55Hz。 这是因为当电动机转 速需求调到额外转速以上作业时，定子频率将添加到高于额外频率 (50Hz)。这时，若仍按恒转矩准则操控，则定子电压将升高超越额外电 压。那么，当调速规模高于额外转速时,须坚持定子电压为额外电压不 变。这时，跟着转速/频率的上升，磁通将削减，因而在同必定子电流 下的转矩将减小，机械特性变软，电动机的过载才干大起伏削减。 由此可见，通用电动机频率上限为 55Hz 是有前提条件的： 1、定子电压不能超越额外电压； 2、电动机在额外功率作业； 3、恒转矩负载。 上述状况下，理论和实验证明，若频率超越 55Hz，将使电动机转矩 变小，机械特性变软，过载才干下降，铁耗急增，发热严峻。 笔者以为，电动机实践作业状况标明，通用电动机能够经过变频调 速器进行提速作业。 能否变频提速?能提多少?首要是由电动机拖动的负 载来决议的。首要，要澄清负荷率是多少?其次，要搞清楚负载特性， 依据负载的具体状况，进行计算。简略剖析如下： 1、事实上，关于 380V 通用电动机，定子电压超越额外电压 10%长 期作业是能够的，对电动机绝缘及寿数没有影响。定子电压进步，转矩 显着增大，定子电流削减，绕组温度下降。 2、电动机负荷率一般为 50%～60% 一般状况下， 工业用电动机一般在 50%～60%额外功率下作业。 经推 算，电动机输出功率为 70%额外功率，定子电压进步 7%时，定子电流下 降 26.4%，此刻，即便是恒转矩操控，选用变频调速器进步电动机转速 20%，定子电流也不光不会上升，反而会下降。虽然进步频率后，电动 机铁耗急增，但由其产生的热量与定子电流下降而削减的热量比较甚 微。因而，电动机绕组温度也将显着下降。 3、负载特性各式各样 电动机拖动体系是为负载服务的，不同的负载，机械特性不同。电 动机在提速后有必要满意负载机械特性的要求。 经计算恒转矩负载不同负 荷率(k)时的答应最高作业频率(fmax)与负荷率成反比，即 fmax=fe/k， 其间 fe 为额外工频。对恒功率负载，通用电动机的答应最高作业频率 首要受电动机转子和转轴的机械强度约束，笔者以为一般约束在 100Hz 以内为宜。 运用实例： 我厂链斗输送机为恒转矩负载，因产值进步，需将其电动机转速提 高 20%。该电动机型号为 Y180L－6，额外功率 15kW，额外电压 380V， 额外电流 31.6A，额外转速 980r/min，功率 89.5%，功率因数 0.81，运 行电流 18～20A， 正常时最大作业功率 7.5kW， 负荷率为 50%。 装置 CIMR －G5A4015 型变频调速器后，作业频率 60Hz，进步转速 20%，变频器输 出电压最高设定为 410V，电动机作业电流 12～15A，下降 30%左右，电 动机绕组温度显着下降。 误区 7、忽视变频器的本身特色 变频调速器的调试作业一般由经销厂家来完结，不会呈现什么问 题。变频调速器的装置作业较简略，一般由用户来完结。一些用户不认 真阅览变频调速器的运用阐明书，不严厉依照技能要求进行施工，忽视 变频器本身特色,将其等同于一般电气器材,凭想当然和经历就事， 为故 障和事端埋下了风险。 依据变频调速器的运用阐明书的要求， 接到电动机的电缆应选用屏 蔽电缆或铠装电缆， 最好穿金属管敷设。 堵截电缆的端头应尽或许规整， 未屏蔽的线段尽或许短，电缆长度不宜超越必定的间隔（一般为 50m）。 当变频调速器与电动机间的接线间隔较长时， 来自电缆的高谐波漏电流 会对变频调速器和周边设备产生晦气影响。 从变频器操控的电动机回来 的接地线，应直接连到变频器相应的接地端子上。变频器的接地线切勿 与焊机及动力设备共用，且尽或许短。因为变频器产生漏电流，与接地 点太远则接地端子的电位不稳定。 变频器的接地线的最小截面积有必要大 于或等于供电电源电缆的截面积。为了防止搅扰而引起的误动作，操控 电缆应运用绞合屏蔽线或双股屏蔽线。 一起要注意切勿将屏蔽网线触摸 到其它信号线及设备外壳，用绝缘胶带缠包起来。为了防止其遭到噪声 的影响，操控电缆长度不宜超越 50m。操控电缆和电动机电缆有必要分隔 敷设，运用独自的走线槽，并尽或许远离。当二者有必要穿插时，应采纳 笔直穿插。千万不能将它们放在同一个管道或电缆槽中。而一些用户在 进行电缆敷设时，没有严厉依照上述要求进行施工，导致在独自调试时 设备作业正常，正常出产时却搅扰严峻，致使不能作业。 如某水泥厂二次风温表忽然呈现指示反常：指示值显着偏低，且大 起伏动摇。在此之前一向作业很好。查看热电偶、温度变送器及二次仪 表，均未发现问题，将相关外表移到其他测点，外表作业彻底正常，而 将其他测点的同类外表换到此处，也呈现相同现象。后发现在篦冷机 3 号冷却风机电动机上新装置了 1 台变频调速器， 并且正是变频器投用后 二次风温表才呈现指示反常状况。试将变频器停运，二次风温表指示立 即康复正常；再起动变频器，二次风温表又呈现指示反常，接连反复试 验几回均是如此， 然后判别出变频器的搅扰是形成二次风温表显现反常 的直接原因。该风机为离心式通风机，本来选用阀门调理风量，后改为 变频调速调理风量。因为现场粉尘较大，环境恶劣，故将变频器装置在 MCC(电动机操控中心)操控室。为了施工便利，变频器接在该风机主接 触器的下侧，变频器输出电缆运用该风机电动机的动力电缆。该风机电 动机的动力电缆为聚氯乙烯绝缘无钢铠护套电缆， 并与二次风温表信号 电缆在同一电缆沟的不同桥架层平行敷设。可见，正是因为变频器输出 电缆没有选用铠装电缆或穿铁管敷设，导致了搅扰现象的产生。这个教 训对本来没有选用变频器的改造项目要引起特别注意。 在变频调速器的日常保护中也要特别当心。 有的电工一发现变频器 毛病跳停，就当即翻开变频器进行修理。这样做是很风险的，有或许发 生人身触电事端。这是因为即便变频器不处于作业状况，乃至电源现已 堵截，因为其间的电容器的存在，变频器的电源输入线、直流端子和电 动机端子上依然或许带有电压。断开开关后，有必要等候几分钟后，使变 频器放电结束，才干开端作业。还有的电工习惯于一发现变频调速体系 跳停，就当即用摇表对变频器拖动的电动机进行绝缘测验，然后判别电 动机是否焚毁。这也是很风险的，易使变频器被烧。因而，在电动机与 变频器之间的电缆未断开前，绝对不能对电动机进行绝缘测验，也不能 对已衔接到变频器的电缆进行绝缘测验。 对变频器的输出参数进行丈量时也要特别注意。 因为变频器的输出 为 PWM 波形， 含有高次谐波， 而电动机转矩首要依赖于基波电压有效值， 故丈量输出电压时，首要是丈量基波电压值，运用整流式电压表，其测 量成果最接近数字频谱剖析仪丈量值， 并且与变频器的输出频率有极好 的线性关系。若需进一步进步丈量精度，能够选用阻容滤波器。数字万 用表简单受搅扰，丈量有较大的差错。输出电流需求丈量包含基波和其 他高次谐波在内的总有效值，因而常用的外表是动圈式电流表（在电动 机负载时，基波电流有效值和总电流有效值不同不大）。当考虑到丈量 便利而选用电流互感器时，在低频状况下电流互感器或许饱满，所以， 有必要挑选恰当容量的电流互感器。
立博中国
