1、對(duì)微機(jī)控制板的干擾
在使用變頻器的控制系統(tǒng)中,多采用微機(jī)或者進(jìn)行控制,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過(guò)程中,一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問(wèn)題。由于用戶(hù)自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差,不符合EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),在采用變頻器后,產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾,往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常,因此需要采取必要措施。
(1)良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過(guò)接地匯流排可靠接地,微機(jī)控制板的屏蔽地,可以單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議將、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連。
(2)給微機(jī)控制板輸入加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等,成本低。可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,如周?chē)嬖贕SM、或者小靈通機(jī)站時(shí),可以對(duì)微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。
(3)給變頻器輸入加裝EMI濾波器,可以有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾,加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2,可以提高功率因數(shù),減小諧波污染,綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過(guò)100m的場(chǎng)合,需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器L3,解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線對(duì)地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對(duì)外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。請(qǐng)注意,在不添加交流輸出電抗器L3時(shí),如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,增大了輸出對(duì)地的分布,容易出現(xiàn)過(guò)流。當(dāng)然在實(shí)際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。
(4)對(duì)模擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,建議盡量不要采用模擬控制,特別是控制距離大于1M,跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開(kāi)關(guān)頻率量輸入輸出,可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí),建議一定采用屏蔽電纜,并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重,需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施??梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊,或者采用V/F轉(zhuǎn)換,光藕隔離再采用頻率設(shè)定輸入的方法。
2、變頻器本身抗干擾問(wèn)題
當(dāng)變頻器的供電系統(tǒng)附近,存在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場(chǎng)合,變頻器本身容易因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)保護(hù)。建議用戶(hù)采用如下措施:
(1)在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容,構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡(luò)。
(2)變頻器的電源線直接從變壓器側(cè)供電。
(3)在條件許可的情況下,可以采用單獨(dú)的變壓器。
(4)在采用外部開(kāi)關(guān)量控制端子控制時(shí),連接線路較長(zhǎng)時(shí),建議采用屏蔽電纜。當(dāng)控制線路與主回路電源均在地溝中埋設(shè)時(shí),除控制線必須采用屏蔽電纜外,主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線,減小彼此干擾,防止變頻器的誤動(dòng)作。
(5)在采用外部模擬量控制端子控制時(shí),如果連接線路在1M以?xún)?nèi),采用屏蔽電纜連接,并實(shí)施變頻器側(cè)一點(diǎn)接地即可;如果線路較長(zhǎng),現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過(guò)V/F轉(zhuǎn)換,采用頻率指令給定模式進(jìn)行控制。
(6)在采用外部通信控制端子控制時(shí),建議采用屏蔽雙絞線,并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地(PE),如果干擾非常嚴(yán)重,建議將屏蔽層接控制電源地(GND)。對(duì)于RS232通信方式,注意控制線路盡量不要超過(guò)15m,如果要加長(zhǎng),必須隨之降低通信波特率,在100m左右時(shí),能夠正常通信的波特率小于600bps。對(duì)于RS485通信,還必須考慮終端匹配電阻等。對(duì)于采用的高速控制系統(tǒng),通信電纜必須采用專(zhuān)用電纜,并采用多點(diǎn)接地的方式,才能夠提高可靠性。
3、電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題
在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合,電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個(gè)車(chē)間中,有幾百臺(tái)變頻器等容性整流負(fù)載在工作時(shí),電網(wǎng)的諧波非常大,對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量有很?chē)?yán)重的污染,對(duì)設(shè)備本身也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔茫p則不能夠連續(xù)正常運(yùn)行,重則造成設(shè)備輸入回路的損壞??梢圆扇∫韵碌拇胧?
(1)在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合建議用戶(hù)增加無(wú)功靜補(bǔ)裝置,提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量。
(2)在變頻器比較集中的車(chē)間,建議采用集中整流,直流共母線供電方式。建議用戶(hù)采用12脈沖整流模式。優(yōu)點(diǎn)是,諧波小、節(jié)能,特別適用于頻繁起制動(dòng)、電動(dòng)運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行的場(chǎng)合。
(3)變頻器輸入側(cè)加裝無(wú)源LC濾波器,減小輸入諧波,提高功率因數(shù),成本較低,可靠性高,效果好。
(4)變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC裝置,效果可以,但成本較高。
一直都聽(tīng)別人說(shuō)變頻器能省電,說(shuō)的人多了也就接受了,但一直沒(méi)弄懂變頻器為什么能省電,同時(shí)又能省多少,是高頻省的多還是低頻省的多?
而且還有如下幾個(gè)疑問(wèn):
1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下,一個(gè)使用變頻器,一個(gè)沒(méi)有,同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?
2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒(méi)有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率,轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ),有變頻器的那個(gè)能省多少電?
3、同樣的條件,空載狀態(tài)下能省多少,這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多?
答:變頻器可以省電這是不可磨滅的事實(shí),在某些情況下可以節(jié)電40%以上,但是某些情況還會(huì)比不接變頻器浪費(fèi)!
變頻器是通過(guò)輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的,拖動(dòng)轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速?zèng)]有多大變化,即便是降低電壓,也不會(huì)很多,所以節(jié)能很微弱,但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了,當(dāng)需要較小的風(fēng)量時(shí)刻,電機(jī)會(huì)降低速度,我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比,所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降,節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上,就會(huì)因?yàn)樵诜党淌褂弥苿?dòng)電阻白白浪費(fèi)很多電能反而更廢電(公眾號(hào):泵管家)。
當(dāng)然,如果環(huán)境要求必須調(diào)速,變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場(chǎng)合變頻器不會(huì)省電,只能改善功率因數(shù)。
1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下,一個(gè)使用變頻器,一個(gè)沒(méi)有,同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下,那么變頻器還能省電嗎?能省多少呢?
答:對(duì)于這種情況,變頻器只能改善功率因數(shù),并不能節(jié)省電力。
2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒(méi)有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率,轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ),有變頻器的那個(gè)能省多少電?
答:如果使用了自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行,這個(gè)時(shí)刻變頻器能降壓運(yùn)行,可以節(jié)省部分電能,但是節(jié)電不明顯。
3、同樣的條件,空載狀態(tài)下能省多少,這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多?
答:拖動(dòng)型負(fù)載空載狀態(tài)也節(jié)省不了多大的電能。
比如關(guān)于“閉環(huán)控制”如是說(shuō)。我認(rèn)為有討論的空間。文中的閉環(huán)概念太狹義了。閉環(huán)控制不僅僅是轉(zhuǎn)速傳感器反饋才算數(shù)。矢量控制時(shí)的頻率控制就是閉環(huán)控制,而且是裝置內(nèi)部的閉環(huán)控制,V/F控制才屬于開(kāi)環(huán)控制,另外還有溫度、壓力、流量等等物理量的PID調(diào)節(jié)器反饋控制,都是閉環(huán)控制的范疇。而且都是可以通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。不應(yīng)該將閉環(huán)控制概念解釋得那么窄。
再比如,制動(dòng)的概念,那種解釋就象廢話一樣,玩弄文字游戲,說(shuō)了等于沒(méi)說(shuō)一樣。
1.變頻不是到處可以省電,有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電。
2.作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。
3.變頻器在工頻下運(yùn)行,具有節(jié)電功能,是事實(shí)。但是他的前提條件是:
第一,大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類(lèi)負(fù)載;
第二,裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持);
第三,長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。
除此之外,無(wú)所謂節(jié)不節(jié)電,沒(méi)有什么意義。如果不加前提條件的說(shuō)變頻器工頻運(yùn)行節(jié)能,就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委,你會(huì)巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應(yīng)用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。
4.采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣?
采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn),隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同,為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流為6~7倍,因此,將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩;對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器(公眾號(hào):泵管家),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上,可以帶全負(fù)載起動(dòng)。
5.在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止,這是為什么?
電機(jī)起動(dòng)時(shí)將流過(guò)和容量相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流,電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降,電機(jī)容量大時(shí)此壓降影響也大,連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷,因而有時(shí)保護(hù)功能(IPE)動(dòng)作,造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。
變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的,上下的關(guān)系對(duì)通風(fēng)也是重要的,因此,對(duì)于單元型在盤(pán)內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位,盡可能垂直安裝。
7.不采用軟起動(dòng),將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以?
在很低的頻率下是可以的,但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過(guò)大的起動(dòng)電流(6~7倍額定電流),由于變頻器切斷過(guò)電流,電機(jī)不能起動(dòng)。
8.電機(jī)超過(guò)60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題?
(1)機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能(機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等)。
?。?)電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍,其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作(風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加,所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意)。
(3)產(chǎn)生軸承的壽命問(wèn)題,要充分加以考慮。
(4)對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī),在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。
9.變頻器可以傳動(dòng)齒輪電機(jī)嗎?
根據(jù)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式不同,需要注意若干問(wèn)題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通??煽紤]70~80Hz為最大極限,采用油潤(rùn)滑時(shí),在低速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。
10.變頻器能用來(lái)驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)嗎?可以使用單相電源嗎?
機(jī)基本上不能用。對(duì)于調(diào)速器開(kāi)關(guān)起動(dòng)式的單相電機(jī),在工作點(diǎn)以下的調(diào)速范圍時(shí)將燒毀
輔助繞組;對(duì)于電容起動(dòng)或電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式的,將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相,但對(duì)于小容量的,也有用單相電源運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。
11.變頻器本身消耗的功率有多少?
它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān),但要回答很困難。不過(guò)在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%,據(jù)此可推算損耗,但內(nèi)藏再生制動(dòng)式(FR-K)變頻器,如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去,功率消耗將變大,對(duì)于操作盤(pán)設(shè)計(jì)等必須注意。
12.為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用?
一般電機(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻,若速度降低則冷卻效果下降,因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱,必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,或采用容量大的變頻器與電機(jī)組合,或采用專(zhuān)用電機(jī)。
13.使用帶制動(dòng)器的電機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么?
制動(dòng)器勵(lì)磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作,將造成過(guò)電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動(dòng)器動(dòng)作。
14.想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī),電機(jī)卻不動(dòng),清說(shuō)明原因
變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過(guò)電流(OCT),所以不能起動(dòng),作為對(duì)策,請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn),甚至改善功率因數(shù),在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。
15.變頻器的壽命有多久?
變頻器雖為靜止裝置,但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件,如果對(duì)它們進(jìn)行定期的維護(hù),可望有10年以上的壽命。
在安裝、接線完畢后,通電前應(yīng)進(jìn)行下列檢查。
1、外觀、構(gòu)造檢查
包括檢查變頻器的型號(hào)是否有誤、安裝環(huán)境有無(wú)問(wèn)題、裝置是否脫落或破損、電纜直徑和種類(lèi)是否合適、連接有無(wú)松動(dòng)、接線有無(wú)錯(cuò)誤、接地是否可靠等。
2、絕緣電阻檢查
測(cè)量變頻器主電路絕緣電阻時(shí),必須將所有輸入端(R、S、T)和輸出端(U、V、W)都連接起來(lái),再用500V測(cè)量絕緣電阻,其值應(yīng)在10MΩ以上。而控制電路的絕緣電阻應(yīng)用的高阻擋測(cè)量,不能用兆歐表或其他有高電壓的儀表測(cè)量。
3、電壓檢查
檢查主電路電源電壓是否在允許電源電壓值內(nèi)。