冶金企業(yè)變頻器的選型與使用

耿陳磊

[摘 要]變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。

[關(guān)鍵詞]變頻器 選型 參數(shù)設(shè)置 維護

中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）25-0005-01

一、引言

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展完善，新的控制理論的提出與完善，交流變頻調(diào)速技術(shù)日益顯現(xiàn)出優(yōu)異的控制及調(diào)速性能，高效率、易維護等特點，加之它的價格不斷下降，使其在機械設(shè)備的調(diào)速領(lǐng)域中應用日益廣泛。現(xiàn)在變頻調(diào)速裝置在工廠中已經(jīng)得到了廣泛的應用，作為一名電氣方面的專業(yè)技術(shù)人員，對變頻器的使用與維護是我必須了解的知識，下面總結(jié)一下我對變頻器使用及維護中的一些心得體會。

二、變頻器使用之選型

變頻器的正確選用對于機械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運行是至關(guān)重要的。選擇變頻器，首先要按照機械設(shè)備的類型、負載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，然后決定選用何種控制方式和防護結(jié)構(gòu)的變頻器最合適。所謂合適是在滿足機械設(shè)備的實際工藝生產(chǎn)要求和使用場合的前提下，實現(xiàn)變頻器應用的最佳性價比。

2.1 機械設(shè)備的負載轉(zhuǎn)矩特性

人們在實踐中常將生產(chǎn)機械根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三大類型：恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載和流體類負載。

2.1.1恒轉(zhuǎn)矩負載

在這類負載中，負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定，負載功率則隨著負載速度的增高而增加。變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時，低速時的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且要有足夠的過載能力。如果需要在低速下長時穩(wěn)速運行，應該考慮標準籠型異步電動機的散熱能力，避免電動機溫升過高。

2.1.2恒功率負載

這類負載的特點是需求轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n大體成反比，但其乘積即功率卻近似保持不變。負載的恒功率性質(zhì)應該是就一定的速度變化范圍而言的。當速度很低時，受機械強度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動方案的選擇有很大的影響。電動機在恒磁通調(diào)速時，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。

2.2 根據(jù)負載特性選取適當控制方式的變頻器

隨著技術(shù)的進步，變頻器的性能也越來越成為調(diào)速性能優(yōu)劣的決定因素，除了變頻器本身制造工藝的“先天”條件外，對變頻器采用什么樣的控制方式也是非常重要的。下表綜述了近年來各種變頻器控制方式的性能特點。

綜上所述，異步電動機變頻控制選用不同的控制方法，就可以得到不同性能特點的調(diào)速特性。

三、變頻器使用之參數(shù)設(shè)置

常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運行的，但用面板操作并不能滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)從以下幾個方面進行考慮：

3.1 確認電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。

3.2 變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

3.3 設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。

3.4 給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關(guān)參數(shù)。

四、使用之參數(shù)設(shè)置類故障的處理

一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運行，一般可根據(jù)說明書進行修改參數(shù)。如果以上不行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置，對于每一個公司的變頻器其參數(shù)恢復方式也不相同。

1.過壓類故障

變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以 380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud= 1.35 U線=513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護動作。因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。 一是輸入交流電源過壓 。 這種情況是指輸入電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日負載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時最好斷開電源，檢查、處理。二是發(fā)電類過電壓 。這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元，可以引起這一故障。

2.過流類故障

過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設(shè)計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。

3.過載類故障

過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，直流制動量過大、電網(wǎng)電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。

五、變頻器的安裝設(shè)計基本要求

1、變頻器應該安裝在控制柜內(nèi)部。

2、變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風、進風的大元件。

3、變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距，應該大于300mm。

4、如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，一定要用膠帶嚴格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進入變頻器內(nèi)部。

5、對變頻器要進行定期維護，及時清理內(nèi)部的粉塵等。

6、其它的基本安裝、使用要求必須遵守用戶手冊上的有關(guān)說明；如有疑問請及時聯(lián)系相應廠家技術(shù)支持人員。

六、結(jié)束語

以上是我在生產(chǎn)中通過使用變頻器和學習相關(guān)知識，對變頻器的使用及維護等方面的一些觀點，希望可以幫助到大家更好的了解變頻器，更好的使用它。

參考文獻

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