電動(dòng)機(jī)變頻器與電力拖動(dòng)

李群安

摘 要：以實(shí)際技術(shù)應(yīng)用案例出發(fā)，介紹電力變頻器在重型電力機(jī)車拖動(dòng)系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用，并從電力變頻器的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用以及基礎(chǔ)知識(shí)入手。根據(jù)不同的起動(dòng)參數(shù)、條件、調(diào)速速度范圍、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等等并提出如何使用計(jì)算法并選用合適的電力變頻器，以及有關(guān)變頻器外圍各元器件的主要功能與結(jié)構(gòu)選用，以及在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：電力拖動(dòng);斷路器;變頻器

引言

在電力工業(yè)拖動(dòng)控制系統(tǒng)電力工業(yè)拖動(dòng)控制自動(dòng)化節(jié)能控制系統(tǒng)領(lǐng)域中，作為電力傳動(dòng)源的異步調(diào)速高壓電動(dòng)機(jī)一直以來(lái)?yè)?dān)負(fù)著重要節(jié)能控制器的角色，隨著我國(guó)電力工業(yè)拖動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)化的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)代拖動(dòng)節(jié)能環(huán)?？刂普{(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種新型電力工業(yè)調(diào)速拖動(dòng)節(jié)能控制技術(shù)系統(tǒng)中，變頻器和變電器自動(dòng)調(diào)速異步傳動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)技術(shù)為其行業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)節(jié)能環(huán)保革命。變頻器調(diào)速傳動(dòng)控制技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備功能齊全、寬廣的異步調(diào)速傳動(dòng)控制功能范圍及無(wú)級(jí)自動(dòng)異步調(diào)速節(jié)能控制操作方式等各有特點(diǎn)。變頻器調(diào)速傳動(dòng)控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用認(rèn)為已經(jīng)發(fā)展是最有效的電力工業(yè)拖動(dòng)節(jié)能環(huán)?？刂萍夹g(shù)方式之一，節(jié)能環(huán)?？刂菩Ч罡呖梢灾苯舆_(dá)到30%～70%。電力工業(yè)中使用變頻節(jié)能環(huán)保變頻器不僅安全還能充分達(dá)到電力工業(yè)節(jié)能科學(xué)中利用再生電能，節(jié)能降耗的主要應(yīng)用目的，節(jié)能環(huán)?？刂菩Ч@著。

一、斷路器（或快速熔斷器）Q

斷路器（或快速高壓應(yīng)急加熱熔斷器）主要用于安全插入接近隔離開關(guān)電源，接通和切斷隔離負(fù)荷切斷負(fù)載開關(guān)電源。并且它還可在用戶需要日常保護(hù)維修時(shí)，用于安全接近隔離負(fù)載切斷開關(guān)電源。此外還根據(jù)需要配備具有安全過(guò)負(fù)載切斷電流和開關(guān)電源電壓短路和過(guò)漏電電流保護(hù)等安全控制功能，保護(hù)整個(gè)快速變頻器。

二、輸入接觸器KM

輸入接觸器KM是一種應(yīng)用于交流電源環(huán)境中的通斷開關(guān)，在目前各種控制線路中應(yīng)用最為廣泛。它有兩個(gè)基本功能：一方面，將驅(qū)動(dòng)電源快速連接到輸入變頻器，當(dāng)輸入變頻器因故障等原因自動(dòng)擋道時(shí)，可以快速關(guān)閉輸入線圈，保障安全。另一方面，主觸點(diǎn)斷電可使輸入變頻器快速斷電。

三、交流電抗器AC

交流低壓電抗器除了能有效改善電源功率穩(wěn)定因素外，還能有效抑制交流電源側(cè)面的浪波瞬涌驅(qū)動(dòng)電流和控制電源額定電壓不變或平衡對(duì)高壓變頻器的不良影響，并且還具有較好的抗干擾保護(hù)作用?？刂平涣鞯蛪弘娍蛊魅萘靠砂匆韵聝蓚€(gè)主要依據(jù)進(jìn)行選用。

（1）交流電抗器額定電流

交流輸入電抗器件的額定電流數(shù)值應(yīng)不得小于普通變頻器交流輸入電路額定電流的82%，即I AC ≥0.82I N式中：iac為額定端和交流驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電源和抗轉(zhuǎn)換器件的輸入額定電流，a;in為直流穩(wěn)壓變頻器的額定端和交流穩(wěn)壓輸入端和輸出額定電流， A 。

（2）交流電抗器電感量

接入一個(gè)交流穩(wěn)壓電抗器后它在線路上一定時(shí)間會(huì)不斷產(chǎn)生輸出電壓的下降，一般根據(jù)要求，交流穩(wěn)壓電抗器的輸出電壓下降范圍應(yīng)該在額定輸出電壓95%～98%以內(nèi)，則稱為δuac≤（2%～5%）U N， V; U N 為變頻器沒有輸入輸出側(cè)額定交流電壓，v。但在通信工程上常用的簡(jiǎn)便電壓計(jì)算公式一般為：lac=21in式中：δuac為頻器輸入輸出側(cè)額定交流穩(wěn)壓電抗器。

四、變頻器選用

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行管理方式不同時(shí)，變頻電動(dòng)器額定容量的基本計(jì)算公式和容量選擇用的方法不同。故在選用異步變頻電動(dòng)器額定容量時(shí)，變頻電動(dòng)器工作額定電流（in）大小是一個(gè)非常關(guān)鍵的考量。另外變頻轉(zhuǎn)換器電流容量表的選用原則應(yīng)本著同步變頻轉(zhuǎn)換器中的額定電流不應(yīng)大于異步電動(dòng)機(jī)組按額定電流的選配原則來(lái)進(jìn)行選配，即采用in≥imk1k2/k3式中：k1為最大余量負(fù)荷轉(zhuǎn)矩系數(shù);k2為最大余量負(fù)荷系數(shù)（k2=1.2）;k3為家用變頻驅(qū)動(dòng)器最大過(guò)載保護(hù)能力余量系數(shù)，來(lái)自不同生產(chǎn)廠家的不同品牌變頻器，abb中各取系數(shù)k3=1.5，西門子則取k3=1.36。

五、輸出濾波器ZF

濾波器的主要作用是自動(dòng)削弱高壓頻率電容器或在主穩(wěn)壓電路中產(chǎn)生高頻諧波電流。濾波器接線應(yīng)盡可能靠近高壓變頻器的兩個(gè)端子。實(shí)踐表明，該濾波器的抗干擾和抑制效果較好。此外，變頻器的兩個(gè)輸出端子不能直接連接或連接到高壓斷路器。因此，在連接輸出端子和濾波器時(shí)，必須清楚區(qū)分“變頻器端子”和“發(fā)動(dòng)機(jī)端子”，不得有錯(cuò)誤的連接。

（1）嚴(yán)格遵守用電接線保護(hù)規(guī)范（尤其要采取電線接地保護(hù)措施），采用帶有金屬槽或玻璃屏蔽槽的電纜，盡量多地縮短低壓變頻器與高壓電動(dòng)機(jī)之間的距離，一般長(zhǎng)度應(yīng)在25m以內(nèi)，對(duì)超長(zhǎng)的高壓電機(jī)連接電纜也應(yīng)加裝高壓輸出濾波器等。

（2）應(yīng)注意斷路器的保護(hù)功能與變頻器的過(guò)載能力之間的相互配合，一般一個(gè)變頻器可以具有150%in，1min和抗過(guò)載的功能力。

（3）應(yīng)根據(jù)負(fù)荷參數(shù)計(jì)算變頻器的加速時(shí)間和減速時(shí)間來(lái)選擇最短時(shí)間，以便在變頻器啟動(dòng)時(shí)不發(fā)生過(guò)電流跳閘和減速變頻器自動(dòng)減速時(shí)不可能發(fā)生電流過(guò)電壓自動(dòng)跳閘的正常情況。

（4）在進(jìn)行變頻器的主要功能控制參數(shù)格式選擇和電壓預(yù)置時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷軸向跳躍體系的共振頻率，通過(guò)手動(dòng)配置設(shè)定每個(gè)軸向體系軸向跳躍共振頻率的振動(dòng)起點(diǎn)和軸向跳躍共振寬度，避免振動(dòng)干擾軸向系統(tǒng)發(fā)生共振現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

正確選擇變頻器以及外圍器件對(duì)于傳動(dòng)控制系統(tǒng)能夠運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。變頻調(diào)速系統(tǒng)所具有的調(diào)速性能特點(diǎn)，是其它異步調(diào)速傳動(dòng)方法無(wú)法比擬的，是異步調(diào)速電動(dòng)機(jī)最先具有發(fā)展是有前途的一種新型調(diào)速傳動(dòng)方法。因此使用變頻器在中國(guó)工業(yè)高速電力機(jī)車拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛的

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