在變頻器的選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到所應(yīng)用場合使用工況條件的最惡劣情況，留有足夠的設(shè)計(jì)裕度和必要的保護(hù)措施。在選型時(shí)應(yīng)對(duì)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮，以選擇相應(yīng)的變頻器規(guī)格容量。如果選型不當(dāng)造成變頻器容量偏小，對(duì)變頻器的效率和正常運(yùn)行影響極大。變頻器選型時(shí)容量應(yīng)作如下考慮。 對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)所需變頻器容量P0(KVA)必須滿足以下幾點(diǎn)：
(1)變頻器容量必須大于負(fù)載所要求的輸出
(2)變頻器容量不能低于電動(dòng)機(jī)容量
(3)變頻器電流Io應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)電流，即幾I0KIM
(4)起動(dòng)時(shí)變頻器容量應(yīng)滿足下式 P0 (TL ＋×)以上各式中，I0為變頻器電流，GD2為飛輪轉(zhuǎn)矩，Ta為加速時(shí)間。根據(jù)負(fù)載要求確定：K為電流波形補(bǔ)償系數(shù)(PWM控制方式時(shí)取1.05～1.10)，TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，為電動(dòng)機(jī)效率(通常取0.85)，cos為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)(通常取0.75)，PM為負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出，IM為電動(dòng)機(jī)額定電流，UM為電動(dòng)機(jī)額定電壓，nM為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)。
對(duì)于容量明顯偏小的變頻器的解決措施，可采取增加變頻器容量、減小電動(dòng)機(jī)容量或負(fù)載等措施來適應(yīng)變頻器的輸出功率。另外，用戶在提供實(shí)際工況原始參數(shù)時(shí)，要保證其準(zhǔn)確性，未使用過變頻器的用戶可請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的單位或變頻器設(shè)計(jì)制造廠家做方案設(shè)計(jì)變頻器與電動(dòng)機(jī)配套問題
變頻器在實(shí)際應(yīng)用中，要考慮變頻器與電動(dòng)機(jī)相匹配的問題，
如低速時(shí)的冷卻問題、電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性和頻繁起動(dòng)問題。對(duì)于調(diào)速范圍比較寬，特別是具有恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速兩個(gè)運(yùn)行范圍的電動(dòng)機(jī)，由于在低速時(shí)的電流和磁通基本保持不變的恒轉(zhuǎn)矩特性，使它散熱困難，因此不能采用自帶風(fēng)扇冷卻。這種方式對(duì)高速和低速運(yùn)行的工況不利，低速時(shí)冷卻效果差，高速時(shí)電動(dòng)機(jī)效率嚴(yán)重下降。
通常情況下，如果采用自帶風(fēng)機(jī)冷卻或管道通風(fēng)時(shí)，冷卻風(fēng)量的選擇原則是每20kW的電動(dòng)機(jī)損耗需要lm3／s的風(fēng)量。除了盡可能減少各種損耗外，還要對(duì)空氣的流暢程度和溫度進(jìn)行認(rèn)真地分析，減少溫度分布的不均勻系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)線圈端部的傳熱性能，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)機(jī)座本身的散熱能力。
由于電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，它在電源容量大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運(yùn)行。在采用變頻器供電時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行則可能發(fā)生不穩(wěn)定性。在用戶實(shí)際使用中，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)專用一個(gè)變頻電源時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定。而多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)變頻電源組合傳動(dòng)時(shí)，就變得不穩(wěn)定了。通過對(duì)這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)原因:
即電動(dòng)機(jī)固有的低頻不穩(wěn)定性和電動(dòng)機(jī)與變頻器相互影響造成的不穩(wěn)定性。在低頻時(shí)的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為持續(xù)振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近的擺動(dòng)；
另一方面，也可能超出變頻器的換向能力而使其保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致不能正常工作。電動(dòng)機(jī)和變頻器之間相互影響造成的不穩(wěn)定性，主要是由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的慣性或變頻器直流環(huán)節(jié)中濾波電感及電容之間發(fā)生能量交換造成的。
由于變頻器電源可以在很低的頻率下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)于一些大容量的調(diào)速系統(tǒng)，不僅可以頻繁起動(dòng)，還可以頻繁正反轉(zhuǎn)，使交流電動(dòng)機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行。為了達(dá)到節(jié)能的效果，風(fēng)機(jī)可以每天起動(dòng)幾十次，泵類可以起動(dòng)幾百次。對(duì)于可逆軋機(jī)的主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的次數(shù)會(huì)更多。因此使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于循環(huán)交變應(yīng)力的作用下，會(huì)給電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分和絕緣帶來疲勞和加速老化等問題。
目前國內(nèi)外電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商均有與變頻器配套的各種變頻電動(dòng)機(jī)，用戶可采用配套的電動(dòng)機(jī)，從而使調(diào)速系統(tǒng)性能更加完善，上述問題均是變頻器在實(shí)際應(yīng)用中值得認(rèn)真考慮的。變頻器安裝的問題由于變頻器屬于精密的功率電力電子產(chǎn)品，其現(xiàn)場安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。成功的安裝可以確保變頻器安全和無故障運(yùn)行。變頻器對(duì)安裝環(huán)境要求較高。一般變頻器使用手冊(cè)規(guī)定溫度范圍為最低溫度—10℃，最高溫度不超過50℃；變頻器的安裝海拔高度應(yīng)小于1000m，超過此規(guī)定應(yīng)降容使用變頻器不能安裝在經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)的地方，對(duì)振動(dòng)沖擊較大的場合，應(yīng)采用橡膠等防振措施：不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環(huán)境不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管道下面。應(yīng)盡量采用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通，確保控制柜有足夠的冷卻風(fēng)量，其典型的損耗數(shù)一般按變頻器功率的3%來計(jì)算柜中允許的溫升值。
由于變頻器的運(yùn)行環(huán)境可能存在著較高的電磁干擾(EMI)。因此，變頻器應(yīng)該按要求可靠接地。安裝工藝要求如下：
(1)確保控制柜中的所有設(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線(最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時(shí)阻抗較低)連接到公共地線上。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于4Ω。另外與變頻器相連的控制設(shè)備(如PLC或PID控制儀)要與其共地。
(2)安裝布線時(shí)將電源線和控制電纜分開，例如使用獨(dú)立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。
(3)使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時(shí)，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時(shí)應(yīng)采用電纜套管。
(4)確保控制柜中的接觸器有滅弧功能，交流接觸器既用R-C抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼電器控制的，這一點(diǎn)特別重要。
(5)用屏蔽和鎧裝電纜作為電動(dòng)機(jī)接線時(shí)，要將屏蔽層雙端接地。
(6)如果變頻器運(yùn)行在對(duì)噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。
變頻器運(yùn)行的問題
變頻器在出廠時(shí)，所有的功能碼都已經(jīng)被設(shè)定成出廠值，但是在變頻器系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求，對(duì)某些參數(shù)重新設(shè)定。如操作方式、最高頻率、基本頻率、額定電壓、加減速時(shí)間等。
許多用戶在使用變頻器時(shí)，尤其是初次使用，缺乏正確的變頻器操作步驟，從而導(dǎo)致運(yùn)行故障的發(fā)生。例如變頻器的起動(dòng)停止控制，應(yīng)該嚴(yán)格按操作說明書要求進(jìn)行，變頻器使用手冊(cè)要求用戶起動(dòng)變頻器應(yīng)該按面板按鈕“運(yùn)行”鍵或用控制端子FWD—CM或REV—CM端子來控制，停機(jī)時(shí)應(yīng)該按“停止”鍵，不能通過主電路的通斷電來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行及停機(jī)。
為了使變頻器和電動(dòng)機(jī)能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，必須對(duì)變頻器的運(yùn)行頻率和功能碼進(jìn)行設(shè)定。加減速時(shí)間的設(shè)定決定了調(diào)速系統(tǒng)的快速性。選擇較短的加速和減速時(shí)間會(huì)提高生產(chǎn)率，但是，如果選擇加速時(shí)間太短，系統(tǒng)可能無法起動(dòng)或者過電流跳閘保護(hù)；如果減速時(shí)間太短，頻率下降太快，電動(dòng)機(jī)會(huì)進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)，可能發(fā)生過壓跳閘保護(hù)，因此應(yīng)該合理選擇加速/減速時(shí)間。該時(shí)間的選擇與電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載大小和飛輪力矩GD2有關(guān)，一種是通過計(jì)算系統(tǒng)的飛輪力矩GD2來設(shè)定的；另一種是實(shí)驗(yàn)的方法，在滿足工藝要求的時(shí)間內(nèi)，以變頻器不發(fā)生跳閘保護(hù)為依據(jù)來設(shè)定。另外，當(dāng)變頻器的加速/減速時(shí)間不能滿足系統(tǒng)的工藝要求時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)電阻，確保系統(tǒng)正常可靠運(yùn)行。國內(nèi)外許多變頻器生產(chǎn)廠商都配有標(biāo)準(zhǔn)的選配件，以適應(yīng)用戶在不同工況環(huán)境下的要求。
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