變頻器基礎(chǔ)講座（三）--變頻器制動(dòng)的情況

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變頻器基礎(chǔ)講座（三）--變頻器制動(dòng)的情況
1. 再生制動(dòng)的概念
　　指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)）,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速.負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢能. 動(dòng)能(由速度和重量確定其大小)隨著物體的運(yùn)動(dòng)而累積。當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí)，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。
　　機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉.對(duì)于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)過程. 由制動(dòng)產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)，使直流側(cè)的電壓升高。這些能量可以通過變頻器本身的發(fā)熱消耗，如果不夠的化，還需要用電阻發(fā)熱消耗?！　　　?/font>
　　制動(dòng)產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做"功率返回再生方法"。在實(shí)際中，這種應(yīng)用需要"能量回饋單元"選件。　　　　

2.直流制動(dòng)　　
　　減速時(shí)，變頻器對(duì)電機(jī)定子注入直流電，通過電機(jī)的發(fā)熱來消耗能量， 改善制動(dòng)效果。直流制動(dòng)也可以用于使電機(jī)在零速時(shí)停的穩(wěn)一點(diǎn)，防止受外力作用而使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。　　
　　要注意制動(dòng)制動(dòng)時(shí)間和電壓不要設(shè)的太大，防止電機(jī)過熱?！　　　?/font>

3. 公用直流母線　　
　　一般用于工程型變頻器，在鋼鐵、造紙等行業(yè)用的較多。多臺(tái)逆變器使用一個(gè)公共的整流和直流環(huán)節(jié)，技術(shù)上有很多優(yōu)點(diǎn)。但價(jià)格較高，用的不多，尤其是中小功率的場合。

變頻器基礎(chǔ)講座（四）--電源的頻率和電壓
1 電源的頻率
　　電源頻率同變頻器輸出頻率沒有關(guān)系，變頻器電源側(cè)（輸入側(cè)）和電機(jī)側(cè)（輸出側(cè)）沒有聯(lián)系。由于在變頻器中，首先把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，所以變頻器輸出側(cè)不受輸入側(cè)電源的影響。
　　變頻器額定供電頻率一般為50Hz/60Hz (+/- 5%)?！　　　　　?/font>

2. 電源的電壓　　　　
　　低壓變頻器的常用電壓等級(jí):在中國, 低于變頻器的常用電壓等級(jí)為: 單相220V, 3相400V，其他地區(qū)還有: 單相110V, 3相230V ,3相575V ,3相690V等．
　　中壓變頻器的電壓等級(jí):中壓變頻器也經(jīng)常被被稱為高壓變頻器.常用的電壓等級(jí)為3kV, 3.3kV, 6kV, 6.6kV. 中國6kV居多。10kV的產(chǎn)品目前還比較少(雖然10kV的電機(jī)并不少) 　　　　　　　　
　　其他:還有一些相對(duì)比較專用的電壓等級(jí),有的還會(huì)用到直流供電, 如礦山, 電力機(jī)車等．　　　　　　

3. 注意當(dāng)使用單相（220V）電源給三相220V的變頻器供電時(shí)，要考慮下面的幾點(diǎn): 　　　　
1）. 一般小容量變頻器 (<2.2kW)才可以這樣做. 　　　　
2）. 這時(shí)輸出電壓是3相220V, 因此電機(jī)要使用3相220V的. 　　　　
3）. 額定輸出電流和最大輸出電流可能會(huì)減小,具體程度不同的變頻器可能會(huì)不同.

變頻器基礎(chǔ)講座（五）--變頻器的散熱
1. 如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真地考慮散熱的問題. 　　　
　　變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器平均使用壽命減半。
　　在變頻器工作時(shí)，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響．
　　 通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算: 　　　　
發(fā)熱量的近似值＝ 變頻器容量（KW）×55 [W] 　　　　
　　在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過流能力150% * 60s)，如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好。這時(shí)可以用估算:變頻器容量（KW）×60 [W] 　　　　
　　因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品.注意： 如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。　　　　　　

2. 怎樣降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量? 　　　　
　　當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此，要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少?！　　　?/font>
　　如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對(duì)大容量變頻器更加有效?！　　　?/font>
　　還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。　　　　　　
　　注意：變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變差的! 　　　　　　

3. 關(guān)于冷卻風(fēng)扇　　　　
　　一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器， 都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí)，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。 注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的，不能誰替代誰。　　　　　　　

4.其他關(guān)于散熱的問題　　　　
1） 在海拔高于1000m的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档?，因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，每1000m降低5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大，所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。　　　　
2） 開關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT， IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間。因此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。 有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容， 就是這個(gè)道理。

變頻器基礎(chǔ)講座（六）--關(guān)于漏電流
1、有那些漏電流的形式？　　答: 有2種：電機(jī)電纜對(duì)地漏電流和電纜　　　
2、為什么會(huì)有漏電流的問題？答 ：不使用變頻器時(shí)，漏電流一般較小。使用變頻器時(shí)，因?yàn)槟孀兤鞯墓β誓K高速開關(guān)，輸出電流中有高次諧波的存在。有因?yàn)殡娎|對(duì)地、電纜之間存在電感，因此產(chǎn)生了較大的漏電流（可達(dá)不用變頻器時(shí)的10倍）?！　　　?/font>
3、漏電流和開關(guān)頻率有和關(guān)系？　　答: 開關(guān)頻率越小，漏電流越小?！　　?/font>
4、漏電流和電機(jī)功率的關(guān)系？　　答: 功率越大，漏電流越大?！　　　?/font>
5、漏電流和接地的關(guān)系？　　答: 無直接關(guān)系。但接地不好會(huì)增加觸電的可能性?！　　　?/font>
6、漏電流對(duì)策有那些？　　答: 降低開關(guān)頻率，是電纜之間，電纜和地的距離增加，增加開關(guān)的漏電流設(shè)定水平等。　　　　
7、對(duì)變頻器的漏電流水平可有什么規(guī)定? 　　答: 現(xiàn)在還沒有。

變頻器基礎(chǔ)講座（七）--重要參數(shù)的設(shè)定
1 概述
　　目前，變頻交流調(diào)速已遍布冶金、電力、鐵路、運(yùn)輸、化工、民用等各個(gè)領(lǐng)域。在晉城煤業(yè)集團(tuán)使用的采煤機(jī)中，也應(yīng)用了變頻器。變頻器是利用交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)電壓頻率變化而變化的特性而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置，其中，有幾個(gè)參數(shù)的設(shè)定非常重要，將直接影響變頻器的合理使用。

2 幾個(gè)重要參數(shù)的設(shè)定
2.1 V/f類型的選擇（V/f控制就是保證輸出電壓跟頻率成正比的控制這樣可以使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生，多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器用壓控振蕩器實(shí)現(xiàn)）
　　V/f類型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等。最高頻率是變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率。由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定?；绢l率是變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電定電壓設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類型指的是負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的V/f類型圖和負(fù)載的特點(diǎn)，選擇其中的一種類型。我們根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況和實(shí)際要求，最高頻率設(shè)定為83.4Hz，基本頻率設(shè)定為工頻50Hz。負(fù)載類型：50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，50~83.4Hz為恒功率負(fù)載。

2.2 如何調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
　　調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動(dòng)的要求。在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜.在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持V/f為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。可是，漏阻抗的影響不僅與頻率有關(guān)，還和電機(jī)電流的大小有關(guān)，準(zhǔn)確補(bǔ)償是很困難的。近年來國外開發(fā)了一些能自行補(bǔ)償?shù)淖冾l器，但所需計(jì)算量大，硬件、軟件都較復(fù)雜，因此一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。針對(duì)我們所使用的變頻器，轉(zhuǎn)矩提升量設(shè)定為1%~5%之間比較合適。

2.3 如何設(shè)定加、減速時(shí)間
　　電機(jī)的運(yùn)行方程式： 式中：Tt為電磁轉(zhuǎn)矩；T1為負(fù)載轉(zhuǎn)矩電機(jī)加速度dw/dt取決于加速轉(zhuǎn)矩（Tt,T1），而變頻器在啟、制動(dòng)過程中的頻率變化率則由用戶設(shè)定。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、電機(jī)負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間設(shè)定。若在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時(shí)間；若在制動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時(shí)間；另一方面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長，時(shí)間太長將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、制動(dòng)時(shí)。我們將加速時(shí)間設(shè)定為15s,減速時(shí)間設(shè)定為5s。

2.4 頻率跨跳
　　V/f控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，在某些頻率段。電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)量較小時(shí)更為嚴(yán)重。因此變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在V/f曲線上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳點(diǎn)寬度。當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.5 過負(fù)載率設(shè)置
　　該設(shè)置用于變頻器和電動(dòng)機(jī)過負(fù)載保護(hù)。當(dāng)變頻器的輸出電流大于過負(fù)載率設(shè)置值和電動(dòng)機(jī)額定電流確定的OL設(shè)定值時(shí)，變頻器則以反時(shí)限特性進(jìn)行過負(fù)載保護(hù)（OL），過負(fù)載保護(hù)動(dòng)作時(shí)變頻器停止輸出。

2.6 電機(jī)參數(shù)的輸入
　　變頻器的參數(shù)輸入項(xiàng)目中有一些是電機(jī)基本參數(shù)的輸入，如電機(jī)的功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非常重要，將直接影響變頻器中一些保護(hù)功能的正常發(fā)揮，一定要根據(jù)電機(jī)的實(shí)際參數(shù)正確輸入，以確保變頻器的正常使用。

3 結(jié)語
　　綜上所述，雖然制造商在開發(fā)、制造變頻器時(shí)充分考慮了用戶的需要，設(shè)計(jì)了多種可供用戶選擇的設(shè)定、保護(hù)和顯示功能。但如何充分發(fā)揮這些功能，合理使用變頻器，仍是用戶需要注意的問題，一些項(xiàng)目的設(shè)定值仍需摸索，以便用好變頻器，充分發(fā)揮其在生產(chǎn)中的作用。