變頻器應(yīng)用誤區(qū)<二>誤區(qū)4 變頻器輸出側(cè)不能加裝接觸器
幾乎所有變頻調(diào)速器使用說明書都指出，變頻調(diào)速器輸出側(cè)不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說明書就規(guī)定“切勿在輸出回路連接電磁開關(guān)、電磁接觸器”。
廠家的規(guī)定是為了防止在變頻調(diào)速器有輸出時(shí)接觸器動(dòng)作。變頻器在運(yùn)行中連接負(fù)載，會(huì)由于漏電流而使過電流保護(hù)回路動(dòng)作。那么，只要在變頻調(diào)速器輸出與接觸器動(dòng)作之間，加以必要的控制聯(lián)鎖，保證只有在變頻調(diào)速器無輸出時(shí)，接觸器才能動(dòng)作，變頻調(diào)速器輸出側(cè)就可以加裝接觸器。這種方案對(duì)于只有1臺(tái)變頻調(diào)速器，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)(1臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，1臺(tái)電動(dòng)機(jī)備用)的場(chǎng)合，具有重要的意義。當(dāng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以很方便地將變頻器切換到備用電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過延時(shí)使變頻器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)備用電動(dòng)機(jī)自動(dòng)投入變頻運(yùn)行。并且還可以很方便地實(shí)現(xiàn)2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的互為備用。
誤區(qū)5 通用電動(dòng)機(jī)只能在其額定轉(zhuǎn)速以下采用變頻調(diào)速器降速運(yùn)行
經(jīng)典理論認(rèn)為，通用電動(dòng)機(jī)頻率上限為55Hz。這是因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要調(diào)到額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí)，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時(shí)，若仍按恒轉(zhuǎn)矩原則控制，則定子電壓將升高超過額定電壓。那么，當(dāng)調(diào)速范圍高于額定轉(zhuǎn)速時(shí),須保持定子電壓為額定電壓不變。這時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉(zhuǎn)矩將減小，機(jī)械特性變軟，電動(dòng)機(jī)的過載能力大幅度減少。
由此可見，通用電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)在額定功率運(yùn)行；
3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
上述情況下，理論和試驗(yàn)證明，若頻率超過55Hz，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變小，機(jī)械特性變軟，過載能力下降，鐵耗急增，發(fā)熱嚴(yán)重。
筆者認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況表明，通用電動(dòng)機(jī)可以通過變頻調(diào)速器進(jìn)行提速運(yùn)行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載來決定的。首先，要弄清負(fù)荷率是多少?其次，要搞清楚負(fù)載特性，根據(jù)負(fù)載的具體情況，進(jìn)行推算。簡單分析如下：
1、事實(shí)上，對(duì)于380V通用電動(dòng)機(jī)，定子電壓超過額定電壓10%長期運(yùn)行是可以的，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高，轉(zhuǎn)矩顯著增大，定子電流減少，繞組溫度下降。
2、電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率通常為50%～60%
一般情況下，工業(yè)用電動(dòng)機(jī)通常在50%～60%額定功率下工作。
經(jīng)推算，電動(dòng)機(jī)輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時(shí)，定子電流下降26.4%，此時(shí)，即使是恒轉(zhuǎn)矩控制，采用變頻調(diào)速器提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速20%，定子電流也不但不會(huì)上升，反而會(huì)下降。盡管提高頻率后，電動(dòng)機(jī)鐵耗急增，但由其產(chǎn)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(dòng)機(jī)繞組溫度也將明顯下降。
3、負(fù)載特性各種各樣
電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是為負(fù)載服務(wù)的，不同的負(fù)載，機(jī)械特性不同。電動(dòng)機(jī)在提速后必須滿足負(fù)載機(jī)械特性的要求。經(jīng)推算恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不同負(fù)荷率(k)時(shí)的允許*高運(yùn)行頻率(fmax)與負(fù)荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對(duì)恒功率負(fù)載，通用電動(dòng)機(jī)的允許*高工作頻率主要受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度限制，筆者認(rèn)為一般限制在100Hz以內(nèi)為宜。
誤區(qū)6 忽視變頻器的自身特點(diǎn)
變頻調(diào)速器的調(diào)試工作一般由經(jīng)銷廠家來完成，不會(huì)出現(xiàn)什么問題。變頻調(diào)速器的安裝工作較簡單，一般由用戶來完成。一些用戶不認(rèn)真閱讀變頻調(diào)速器的使用說明書，不嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工，忽視變頻器自身特點(diǎn),將其等同于一般電氣器件,憑想當(dāng)然和經(jīng)驗(yàn)辦事，為故障和事故埋下了隱患。
根據(jù)變頻調(diào)速器的使用說明書的要求，接到電動(dòng)機(jī)的電纜應(yīng)采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，*好穿金屬管敷設(shè)。截?cái)嚯娎|的端頭應(yīng)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(dāng)變頻調(diào)速器與電動(dòng)機(jī)間的接線距離較長時(shí)，來自電纜的高諧波漏電流會(huì)對(duì)變頻調(diào)速器和周邊設(shè)備產(chǎn)生不利影響。從變頻器控制的電動(dòng)機(jī)返回的接地線，應(yīng)直接連到變頻器相應(yīng)的接地端子上。變頻器的接地線切勿與焊機(jī)及動(dòng)力設(shè)備共用，且盡可能短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流，與接地點(diǎn)太遠(yuǎn)則接地端子的電位不穩(wěn)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(dòng)作，控制電纜應(yīng)使用絞合屏蔽線或雙股屏蔽線。同時(shí)要注意切勿將屏蔽網(wǎng)線接觸到其它信號(hào)線及設(shè)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(dòng)機(jī)電纜必須分開敷設(shè)，使用單獨(dú)的走線槽，并盡可能遠(yuǎn)離。當(dāng)二者必須交叉時(shí)，應(yīng)采取垂直交叉。千萬不能將它們放在同一個(gè)管道或電纜槽中。而一些用戶在進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)，沒有嚴(yán)格按照上述要求進(jìn)行施工，導(dǎo)致在單獨(dú)調(diào)試時(shí)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，正常生產(chǎn)時(shí)卻干擾嚴(yán)重，以致不能運(yùn)行。
如某水泥廠二次風(fēng)溫表突然出現(xiàn)指示異常：指示值明顯偏低，且大幅度波動(dòng)。在此之前一直運(yùn)行很好。檢查熱電偶、溫度變送器及二次儀表，均未發(fā)現(xiàn)問題，將相關(guān)儀表移到其他測(cè)點(diǎn)，儀表運(yùn)行完全正常，而將其他測(cè)點(diǎn)的同類儀表換到此處，也出現(xiàn)同樣現(xiàn)象。后發(fā)現(xiàn)在篦冷機(jī)3號(hào)冷卻風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上新安裝了1臺(tái)變頻調(diào)速器，而且正是變頻器投用后二次風(fēng)溫表才出現(xiàn)指示異常狀態(tài)。試將變頻器停運(yùn)，二次風(fēng)溫表指示立即恢復(fù)正常；再起動(dòng)變頻器，二次風(fēng)溫表又出現(xiàn)指示異常，連續(xù)反復(fù)試驗(yàn)幾次均是如此，從而判斷出變頻器的干擾是造成二次風(fēng)溫表顯示異常的直接原因。該風(fēng)機(jī)為離心式通風(fēng)機(jī)，原來采用閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量，后改為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量。由于現(xiàn)場(chǎng)粉塵較大，環(huán)境惡劣，故將變頻器安裝在MCC(電動(dòng)機(jī)控制中心)控制室。為了施工方便，變頻器接在該風(fēng)機(jī)主接觸器的下側(cè)，變頻器輸出電纜使用該風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力電纜。
該風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力電纜為聚氯乙烯絕緣無鋼鎧護(hù)套電纜，并與二次風(fēng)溫表信號(hào)電纜在同一電纜溝的不同橋架層平行敷設(shè)。可見，正是因?yàn)樽冾l器輸出電纜沒有采用鎧裝電纜或穿鐵管敷設(shè)，導(dǎo)致了干擾現(xiàn)象的發(fā)生。這個(gè)教訓(xùn)對(duì)原來沒有采用變頻器的改造項(xiàng)目要引起特別注意。
在變頻調(diào)速器的日常維護(hù)中也要特別小心。有的電工一發(fā)現(xiàn)變頻器故障跳停，就立即打開變頻器進(jìn)行維修。這樣做是很危險(xiǎn)的，有可能發(fā)生人身觸電事故。這是因?yàn)榧词棺冾l器不處于運(yùn)行狀態(tài)，甚至電源已經(jīng)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(dòng)機(jī)端子上仍然可能帶有電壓。斷開開關(guān)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(xí)慣于一發(fā)現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)跳停，就立即用搖表對(duì)變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行絕緣測(cè)試，從而判斷電動(dòng)機(jī)是否燒毀。這也是很危險(xiǎn)的，易使變頻器被燒。因此，在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的電纜未斷開前，**不能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行絕緣測(cè)試，也不能對(duì)已連接到變頻器的電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試。
對(duì)變頻器的輸出參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主要依賴于基波電壓有效值，故測(cè)量輸出電壓時(shí)，主要是測(cè)量基波電壓值，使用整流式電壓表，其測(cè)量結(jié)果*接近數(shù)字頻譜分析儀測(cè)量值，而且與變頻器的輸出頻率有極好的線性關(guān)系。若需進(jìn)一步提高測(cè)量精度，可以采用阻容濾波器。數(shù)字萬用表容易受干擾，測(cè)量有較大的誤差。輸出電流需要測(cè)量包括基波和其他高次諧波在內(nèi)的總有效值，因此常用的儀表是動(dòng)圈式電流表(在電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)，基波電流有效值和總電流有效值差別不大)。當(dāng)考慮到測(cè)量方便而采用電流互感器時(shí)，在低頻情況下電流互感器可能飽和，所以，必須選擇適當(dāng)容量的電流互感器。