變頻器

誤區4 變頻器輸出側不能加裝接觸器 
    幾乎所有變頻調速器使用說明書都指出，變頻調速器輸出側不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說明書就規定“切勿在輸出回路連接電磁開關、電磁接觸器”。
    廠家的規定是為了防止在變頻調速器有輸出時接觸器動作。變頻器在運行中連接負載，會由于漏電流而使過電流保護回路動作。那么，只要在變頻調速器輸出與接觸器動作之間，加以必要的控制聯鎖，保證只有在變頻調速器無輸出時，接觸器才能動作，變頻調速器輸出側就可以加裝接觸器。這種方案對于只有1臺變頻調速器，2臺電動機(1臺電動機運行，1臺電動機備用)的場合，具有重要的意義。當運行的電動機出現故障時，可以很方便地將變頻器切換到備用電動機，經過延時使變頻器運行，實現備用電動機自動投入變頻運行。并且還可以很方便地實現2臺電動機的互為備用。  
    誤區5 通用電動機只能在其額定轉速以下采用變頻調速器降速運行 
    經典理論認為，通用電動機頻率上限為55Hz。這是因為當電動機轉速需要調到額定轉速以上運行時，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時，若仍按恒轉矩原則控制，則定子電壓將升高超過額定電壓。那么，當調速范圍高于額定轉速時,須保持定子電壓為額定電壓不變。這時，隨著轉速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉矩將減小，機械特性變軟，電動機的過載能力大幅度減少。
    由此可見，通用電動機頻率上限為55Hz是有前提條件的：
    1、定子電壓不能超過額定電壓；
    2、電動機在額定功率運行；
    3、恒轉矩負載。
    上述情況下，理論和試驗證明，若頻率超過55Hz，將使電動機轉矩變小，機械特性變軟，過載能力下降，鐵耗急增，發熱嚴重。
    筆者認為，電動機實際運行狀況表明，通用電動機可以通過變頻調速器進行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動機拖動的負載來決定的。首先，要弄清負荷率是多少?其次，要搞清楚負載特性，根據負載的具體情況，進行推算。簡單分析如下：
    1、事實上，對于380V通用電動機，定子電壓超過額定電壓10%長期運行是可以的，對電動機絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高，轉矩顯著增大，定子電流減少，繞組溫度下降。
    2、電動機負荷率通常為50%～60%
    一般情況下，工業用電動機通常在50%～60%額定功率下工作。
    經推算，電動機輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時，定子電流下降26.4%，此時，即使是恒轉矩控制，采用變頻調速器提高電動機轉速20%，定子電流也不但不會上升，反而會下降。盡管提高頻率后，電動機鐵耗急增，但由其產生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動機繞組溫度也將明顯下降。
    3、負載特性各種各樣
    電動機拖動系統是為負載服務的，不同的負載，機械特性不同。電動機在提速后必須滿足負載機械特性的要求。經推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時的允許*高運行頻率(fmax)與負荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對恒功率負載，通用電動機的允許*高工作頻率主要受電動機轉子和轉軸的機械強度限制，筆者認為一般限制在100Hz以內為宜。     
    誤區6 忽視變頻器的自身特點 
    變頻調速器的調試工作一般由經銷廠家來完成，不會出現什么問題。變頻調速器的安裝工作較簡單，一般由用戶來完成。一些用戶不認真閱讀變頻調速器的使用說明書，不嚴格按照技術要求進行施工，忽視變頻器自身特點,將其等同于一般電氣器件,憑想當然和經驗辦事，為故障和事故埋下了隱患。
    根據變頻調速器的使用說明書的要求，接到電動機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，*好穿金屬管敷設。截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線段盡可能短，電纜長度不宜超過一定的距離(一般為50m)。當變頻調速器與電動機間的接線距離較長時，來自電纜的高諧波漏電流會對變頻調速器和周邊設備產生不利影響。從變頻器控制的電動機返回的接地線，應直接連到變頻器相應的接地端子上。變頻器的接地線切勿與焊機及動力設備共用，且盡可能短。由于變頻器產生漏電流，與接地點太遠則接地端子的電位不穩定。變頻器的接地線的*小截面積必須大于或等于供電電源電纜的截面積。為了防止干擾而引起的誤動作，控制電纜應使用絞合屏蔽線或雙股屏蔽線。同時要注意切勿將屏蔽網線接觸到其它信號線及設備外殼，用絕緣膠帶纏包起來。為了避免其受到噪聲的影響，控制電纜長度不宜超過50m。控制電纜和電動機電纜必須分開敷設，使用單獨的走線槽，并盡可能遠離。當二者必須交叉時，應采取垂直交叉。千萬不能將它們放在同一個管道或電纜槽中。而一些用戶在進行電纜敷設時，沒有嚴格按照上述要求進行施工，導致在單獨調試時設備運轉正常，正常生產時卻干擾嚴重，以致不能運行。
    如某水泥廠二次風溫表突然出現指示異常：指示值明顯偏低，且大幅度波動。在此之前一直運行很好。檢查熱電偶、溫度變送器及二次儀表，均未發現問題，將相關儀表移到其他測點，儀表運行完全正常，而將其他測點的同類儀表換到此處，也出現同樣現象。后發現在篦冷機3號冷卻風機電動機上新安裝了1臺變頻調速器，而且正是變頻器投用后二次風溫表才出現指示異常狀態。試將變頻器停運，二次風溫表指示立即恢復正常；再起動變頻器，二次風溫表又出現指示異常，連續反復試驗幾次均是如此，從而判斷出變頻器的干擾是造成二次風溫表顯示異常的直接原因。該風機為離心式通風機，原來采用閥門調節風量，后改為變頻調速調節風量。由于現場粉塵較大，環境惡劣，故將變頻器安裝在MCC(電動機控制中心)控制室。為了施工方便，變頻器接在該風機主接觸器的下側，變頻器輸出電纜使用該風機電動機的動力電纜。
    該風機電動機的動力電纜為聚氯乙烯絕緣無鋼鎧護套電纜，并與二次風溫表信號電纜在同一電纜溝的不同橋架層平行敷設。可見，正是因為變頻器輸出電纜沒有采用鎧裝電纜或穿鐵管敷設，導致了干擾現象的發生。這個教訓對原來沒有采用變頻器的改造項目要引起特別注意。
    在變頻調速器的日常維護中也要特別小心。有的電工一發現變頻器故障跳停，就立即打開變頻器進行維修。這樣做是很危險的，有可能發生人身觸電事故。這是因為即使變頻器不處于運行狀態，甚至電源已經切斷，由于其中的電容器的存在，變頻器的電源輸入線、直流端子和電動機端子上仍然可能帶有電壓。斷開開關后，必須等待幾分鐘后，使變頻器放電完畢，才能開始工作。還有的電工習慣于一發現變頻調速系統跳停，就立即用搖表對變頻器拖動的電動機進行絕緣測試，從而判斷電動機是否燒毀。這也是很危險的，易使變頻器被燒。因此，在電動機與變頻器之間的電纜未斷開前，**不能對電動機進行絕緣測試，也不能對已連接到變頻器的電纜進行絕緣測試。
    對變頻器的輸出參數進行測量時也要特別注意。由于變頻器的輸出為PWM波形，含有高次諧波，而電動機轉矩主要依賴于基波電壓有效值，故測量輸出電壓時，主要是測量基波電壓值，使用整流式電壓表，其測量結果*接近數字頻譜分析儀測量值，而且與變頻器的輸出頻率有極好的線性關系。若需進一步提高測量精度，可以采用阻容濾波器。數字萬用表容易受干擾，測量有較大的誤差。輸出電流需要測量包括基波和其他高次諧波在內的總有效值，因此常用的儀表是動圈式電流表(在電動機負載時，基波電流有效值和總電流有效值差別不大)。當考慮到測量方便而采用電流互感器時，在低頻情況下電流互感器可能飽和，所以，必須選擇適當容量的電流互感器。