材料試驗機是指一種試驗機具有多種功能,可以為很多試驗材料進(jìn)行拉伸、壓縮、扭曲、破裂等物理力學(xué)性能試驗,能夠自動求算zui大力量、屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、任意點定伸長強度、任意點定負(fù)荷延伸、延伸率等檢驗。
*步:可從變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機外部目測檢查運行狀態(tài);
第二步:定期檢查變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機上的變頻器,觀察變頻器運行檢查是否有異常現(xiàn)象。
具體步驟如下:
1、首先看溫度,變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機環(huán)境溫度是否是正常的,要求在-10℃至40攝氏度范圍內(nèi),以25℃左右為好;
2、變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機上的變頻器的工作是否有故障報警顯示;
3、在變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機顯示面板上顯示的文字清楚,是否會模糊不清;
4、溫度測量儀器檢測變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機頻率轉(zhuǎn)換器過熱,有異味;
5、轉(zhuǎn)爐風(fēng)機是否正常,有無異常,散熱管通暢;
6、在變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機顯示面板上顯示的頻率轉(zhuǎn)換器的輸出電流,電壓,頻率和其他數(shù)據(jù)是否正常;
7、檢查變頻拉力機、變頻拉力試驗機、變頻試驗機變頻器交流輸入電壓大于zui大值,如果主電路與輸入電壓超過限制,或者逆變器沒有運行,也可能對逆變電路板造成損壞。
1)工作溫度。
內(nèi)部是大功率的元件,極易受到工作溫度的影響,產(chǎn)品一般要求為0~55℃,但為了保證工作安全、可靠,使用時應(yīng)考慮留有余地,可以控制在40℃以下。在控制箱中,變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部,并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求,絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
2)環(huán)境溫度。
溫度太高且溫度變化較大時,變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,其絕緣性能就會大大降低,甚至可能引發(fā)短路事故。必要時,必須在箱中增加干燥劑和加熱器。
3)腐蝕性氣體。
使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大,不僅會腐蝕的引線、印刷電路板等,而且還會加速塑料器件的老化,降低絕緣性能,在這種情況下,應(yīng)把控制箱制成封閉式結(jié)構(gòu),并進(jìn)行換氣。
4)振動和沖擊。
裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時,會引起接觸不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠(yuǎn)離振動源和沖擊源外,還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。設(shè)備運行一段時間后,應(yīng)對其進(jìn)行檢查和維護(hù)。
5)防止電磁波干擾。
變頻器在工作中由于整流和變頻,周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波,這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾因此,柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng),應(yīng)該選用金屬外殼,屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地,除此之外,各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜,且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾,往往會使整個系統(tǒng)無法工作,導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。
6)防止輸入端過電壓。
變頻器輸入端往往有過電壓保護(hù),但是,如果輸入端高電壓作用時間長,會使變頻器輸入端損壞。因此,在實際運用中,要核實變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時要有穩(wěn)壓設(shè)備,否則會造成嚴(yán)重后果。
過電壓現(xiàn)象在在調(diào)試與使用過程中經(jīng)常會遇到。過電壓產(chǎn)生后,變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞,其過電壓保護(hù)功能將動作,使變頻器停止運行,導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓,防止故障的發(fā)生。由于變頻器與電機的應(yīng)用場合不同,產(chǎn)生過電壓的原因也不相同,所以應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的對策。
一、過電壓的產(chǎn)生與再生制動
所謂變頻器的過電壓,是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過額定電壓,集中表現(xiàn)在變頻器直流母線的直流電壓上。正常工作時,變頻器直流部電壓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=1.35U線=513V。
在過電壓發(fā)生時,直流母線上的儲能將被充電,當(dāng)電壓上升至700V左右時,(因機型而異)變頻器過電壓保護(hù)動作。造成過電壓的原因主要有兩種:過電壓和再生過電壓。電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現(xiàn)在大部分變頻器的輸入電壓最高可達(dá)460V,因此,電源引起的過電壓極為少見。
本文主要討論的問題是再生過電壓。產(chǎn)生再生過電壓主要有以下原因:當(dāng)大GD2(飛輪力矩)負(fù)載減速時變頻器減速時間設(shè)定過短;電機受外力影響(風(fēng)機、牽伸機)或位能負(fù)載(、起重機)下放。由于這些原因,使電機實際轉(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速,也就是說,電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速,這時電機的轉(zhuǎn)差率為負(fù),轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與狀態(tài)時相反,其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動轉(zhuǎn)矩。所以電動機實際上處于發(fā)電狀態(tài),負(fù)載的動能被“再生”成為電能。
再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流對變頻器直流儲能充電,使直流母線電壓上升,這就是再生過電壓。因再生過電壓的過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反,為制動轉(zhuǎn)矩,因此再生過電壓的過程也就是再生制動的過程。換句話說,消除了再生能量,也就提高了制動轉(zhuǎn)矩。如果再生能量不大,因變頻器與電機本身具有20%的再生制動能力,這部分電能將被變頻器及電機消耗掉。若這部分能量超過了變頻器與電機的消耗能力,直流回路的電容將被過充電,變頻器的過電壓保護(hù)功能動作,使運行停止。為避免這種情況的發(fā)生,必須將這部分能量及時的處理掉,同時也提高了制動轉(zhuǎn)矩,這就是再生制動的目的。
二、過電壓的防止措施
由于過電壓產(chǎn)生的原因不同,因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象,如果對停車時間或位置無特殊要求,那么可以采用延長變頻器減速時間或自由停車的方法來解決。所謂自由停車即變頻器將主開關(guān)器件斷開,讓電機自由滑行停止。
如果對停車時間或停車位置有一定的要求,那么可以采用直流制動(DC制動)功能。直流制動功能是將電機減速到一定頻率后,在電機定子繞組中通入直流電,形成一個靜止的磁場。電機轉(zhuǎn)子繞組切割這個磁場而產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩,使負(fù)載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機轉(zhuǎn)子回路中,因此這種制動又稱作能耗制動。在直流制動的過程中實際上包含了再生制動與能耗制動兩個過程。這種制動方法效率僅為再生制動的30-60%,制動轉(zhuǎn)矩較小。由于將能量消耗于電機中會使電機過熱,所以制動時間不宜過長。而且直流制動開始頻率,制動時間及制動電壓的大小均為人工設(shè)定,不能根據(jù)再生電壓的高低自動調(diào)節(jié),因而直流制動不能用于正常運行中產(chǎn)生的過電壓,只能用于停車時的制動。
對于減速(從高速轉(zhuǎn)為低速,但不停車)時因負(fù)載的GD2(飛輪轉(zhuǎn)矩)過大而產(chǎn)生的過電壓,可以采取適當(dāng)延長減速時間的方法來解決。其實這種方法也是利用再生制動原理,延長減速時間只是控制負(fù)載的再生電壓對變頻器的充電速度,使變頻器本身的20%的再生制動能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用(包括位能下放)而使電機處于再生狀態(tài)的負(fù)載,因其正常運行于制動狀態(tài),再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉,因此不可能采用直流制動或延長減速時間的方法。
再生制動與直流制動相比,具有較高的制動轉(zhuǎn)矩,而且制動轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)負(fù)載所需的制動力矩(即再生能量的高低)由變頻器的制動單元自動控制。因此再生制動較為適用于在正常工作過程中為負(fù)載提供制動轉(zhuǎn)矩。
三、再生制動的方法:
1.能量消耗型:
這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻,通過檢測直流母線電壓來控制一個功率管的通斷。在直流母線電壓上升至700V左右時,功率管導(dǎo)通,將再生能量通入電阻,以熱能的形式消耗掉,從而防止直流電壓的上升。(http://www.diangon.com版權(quán)所有)由于再生能量沒能得到利用,因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型,它與直流制動的不同點是將能量消耗于電機之外的制動電阻上,電機不會過熱,因而可以較頻繁的工作。
2.并聯(lián)直流母線吸收型:
適用于多電機傳動系統(tǒng)(如牽伸機),在這個系統(tǒng)中,每臺電機均需一臺變頻器,多臺變頻器共用一個網(wǎng)側(cè)變流器,所有的逆變部并接在一條共用直流母線上。這種系統(tǒng)中往往有一臺或數(shù)臺電機正常工作于制動狀態(tài),處于制動狀態(tài)的電機被其它電動機拖動,產(chǎn)生再生能量,這些能量再通過并聯(lián)直流母線被處于電動狀態(tài)的電機所吸收。在不能完全吸收的情況下,則通過共用的制動電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用,但沒有回饋到電網(wǎng)中。
3.能量回饋型:
能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的,當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時,可逆變流器將再生能量回饋給電網(wǎng),使再生能量得到完全利用。但這種方法對電源的穩(wěn)定性要求較高,一旦突然停電,將發(fā)生逆變顛覆。
四、再生制動的應(yīng)用
一條化纖長絲牽伸生產(chǎn)線,由三臺牽伸機組成,分別由三臺電機驅(qū)動。一輥電機功率22KW、4極,采用蝸桿減速器,速比為25:1;二輥電機功率37KW、4極,蝸桿減速器,速比16:1;三輥電機功率45KW,采用圓柱齒輪減速器,速比6:1。電機分別采用華為TD2000-22KW三墾IHF37K,45K變頻器驅(qū)動。三臺變頻器根據(jù)牽伸比及速比采用比例控制。它的工作過程是這樣的:絲束繞在一輥、二輥、三輥上,由變頻器控制三輥之間不同的速度對絲束進(jìn)行牽伸。
開車調(diào)試時因牽伸比小,絲束總旦較低,系統(tǒng)開車正常。在投產(chǎn)一段時間后,由于工藝調(diào)整,增大了牽伸比及絲束總旦,(牽伸比由工藝決定,總旦通俗的說,就是絲束的粗細(xì)及根數(shù)多少,總旦越高,絲束越粗。牽伸倍數(shù)或總旦越大,三輥對二輥、一輥的拖力越大。)這時出現(xiàn)了問題。開車時間不長,一輥變頻器頻繁顯示SC(過電壓防止),
二輥變頻器偶爾也有這種現(xiàn)象。時間稍長,一輥變頻器保護(hù)停機,故障顯示E006(過電壓)。通過對故障現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)的分析,得出以下結(jié)論:由于一輥與二輥之間的牽伸比占總牽伸倍數(shù)的70%,而二輥、三輥電機功率均大于一輥,因此一輥電機實際工作于發(fā)電狀態(tài),它必須產(chǎn)生足夠的制動力矩,才能保證牽伸倍數(shù)。二輥則根據(jù)工藝狀況工作于電動與制動狀態(tài)之間,只有三輥為電動狀態(tài)。
也就是說,一輥變頻器若不能將電機產(chǎn)生的再生能量處理掉,它就不能產(chǎn)生足夠的制動力矩,那么將會被二輥“拖跑”。被“拖跑”的主要原因在于變頻器為防止過電壓跳閘而采取的自動提高輸出頻率的功能(即“SC”失速防止功能)。
變頻器為了降低再生能量,將會自動增加電機轉(zhuǎn)速,試圖降低再生電壓,但是因再生能量過高,所以并不能阻止過電壓的發(fā)生。因此,問題的焦點是必須保證一輥、二輥電機具有足夠的制動力矩。增加一輥、二輥電機及變頻器容量可以達(dá)到這個目的,但這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。而將一輥、二輥產(chǎn)生的過電壓及時處理掉,不讓變頻器的直流電壓升高,也能夠提供足夠的制動力矩。
由于在系統(tǒng)設(shè)計時未考慮到這點,采用共用直流母線吸收型或能量回饋型的方法已不可能。經(jīng)仔細(xì)論證,只有采用將一輥、二輥變頻器各增加一組外接制動單元的方案。經(jīng)計算選用了兩組華為TDB-4C01-0300制動組件。開車后兩組制動單元電阻尤其是一輥制動阻工作頻率非常之高,說明我們的分析是正確的。整個系統(tǒng)運行近一年,再也沒有發(fā)生過過電壓現(xiàn)象。