【E課堂】變頻器的常見(jiàn)使用問(wèn)題與對(duì)策

　　13、怎么解決電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)?

　　*設(shè)備的共振：用回避頻率處理 *如變頻器提供了參數(shù)修正不穩(wěn)定現(xiàn)象，由小到大逐漸改變?cè)撛O(shè)定值(去除不穩(wěn)定現(xiàn)象) 備注：10Hz-40Hz輕負(fù)載時(shí)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。

　　14、電機(jī)損耗及發(fā)熱問(wèn)題，如何解決?

　　使用變頻器后，由于高次諧波的影響，溫度比工頻驅(qū)動(dòng)高(主要是二次銅損增大)對(duì)于大多數(shù)風(fēng)冷電機(jī)來(lái)說(shuō)，在保持低于50Hz連續(xù)運(yùn)行，散熱效果變差。

　　*對(duì)策： ①加交流輸出電抗器(阻抗為3%) ②采用變頻電機(jī)。 速度為額定速度1/2時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩降低10%，速度為額定速度1/3時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩降低20%。

　　15、如何避免電機(jī)絕緣擊穿事故?

　　由輸出線上的分布電容和分布電感的共振產(chǎn)生浪涌電壓，疊加到輸出電壓而產(chǎn)生的。晶體管、IGBT的開(kāi)關(guān)頻率越高，配線越長(zhǎng)，產(chǎn)生的浪涌電壓越高，最大時(shí)，可產(chǎn)生直流電壓2倍的浪涌電壓。

　　*對(duì)策： 采用高絕緣強(qiáng)度的電機(jī)加交流輸出電抗器(阻抗為3%) 加輸出電感L、電容C、電阻R濾波器。

　　*如果絕緣問(wèn)題存在的話，會(huì)在短期內(nèi)出現(xiàn)問(wèn)題。

　　16、怎么設(shè)定加減速時(shí)間及轉(zhuǎn)矩提升?

　　*負(fù)載的慣量大，一般起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。所以，加減速度時(shí)間值設(shè)定大時(shí)，轉(zhuǎn)矩提升值要設(shè)定小。

　　*起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的負(fù)載，一般慣量小。所以，加減速時(shí)間設(shè)定小時(shí)，轉(zhuǎn)矩提升要設(shè)定大一些。而且①如果加減速時(shí)間長(zhǎng)，大電流流過(guò)的時(shí)間長(zhǎng)。 ②逐步加大轉(zhuǎn)矩提升，電流會(huì)逐步減小，直到電流反而增大時(shí)，停止轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)奶嵘＂凼紕?dòng)頻率設(shè)得高一些(5-10Hz)

　　*用無(wú)速度傳感器模式，自動(dòng)設(shè)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。

　　17、PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么?

　　PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě)，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調(diào)制) 縮寫(xiě)，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。

　　18、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變?

　　異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過(guò)電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過(guò)大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，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。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)節(jié)能型變頻器。

　　19、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，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。

　　20、失速防止功能是什么意思?

　　如果給定的加速時(shí)間過(guò)短，變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化，變頻器將因流過(guò)過(guò)電流而跳閘，運(yùn)轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過(guò)大時(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來(lái)就是失速防止功能。

　　21、什么是再生制動(dòng)?

　　電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動(dòng)機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，作為制動(dòng)器而工作，這就叫作再生(電氣)制動(dòng)。

　　22、是否能得到更大的制動(dòng)力?

　　從電機(jī)再生出來(lái)的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動(dòng)力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動(dòng)單元，可以達(dá)到50%~100%。

　　23、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)。

　　24、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?

　　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。

　　25、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。

　　26、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);至于改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。

　　27、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。

　　28、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)的方向如何?風(fēng)扇若是壞了會(huì)怎樣?

　　對(duì)于小容量也有無(wú)冷卻風(fēng)扇的機(jī)種。有風(fēng)扇的機(jī)種，風(fēng)的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機(jī)械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故障時(shí)，由電扇停止檢測(cè)或冷卻風(fēng)扇上的過(guò)熱檢測(cè)進(jìn)行保護(hù)。

　　29、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命?

　　作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時(shí)間的推移而緩緩減少，定期地測(cè)量靜電容量，以達(dá)到產(chǎn)品額定容量的85%時(shí)為基準(zhǔn)來(lái)判斷壽命。

　　30、變頻器的載波頻率對(duì)運(yùn)行的影響?

　　(1)載波頻率升高,變頻器最大輸出電流將降低. (2)載波頻率增加,可減小電機(jī)噪音. (3)載波頻率升高,產(chǎn)生的諧波干擾越嚴(yán)重。

　　31、變頻器的載波頻率與變頻器出線長(zhǎng)度的關(guān)系?

　　32、變頻器的載波頻率與電動(dòng)機(jī)功率關(guān)系?

　　33、變頻器的接地?

　　正確接地是變頻器提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲的重要手段，接地電阻應(yīng)小于4歐姆。接地導(dǎo)線截面積不小于2.5MM2,長(zhǎng)度控制在20M以內(nèi)。變頻器的接地必須與動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)輸入線的屏蔽層，應(yīng)接至接地端上。變頻器與控制柜之間的接地應(yīng)連同，如安裝有困難，可用銅芯導(dǎo)線跨接。

　　34、減少變頻器諧波對(duì)其它設(shè)備影響的方法?

　　1.增加交流/直流電抗器 采用交流/直流電抗器后(如圖1)，進(jìn)線電流的THDv大約降低30%~50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

　　2.無(wú)源濾波器 采用無(wú)源濾波器后(如圖2)，滿載時(shí)進(jìn)線中的THDv可降至5%~10%，滿足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求，技術(shù)成熟，價(jià)格適中。適用于所有負(fù)載下的THDv<30%的情況。缺點(diǎn)是輕載時(shí)功率因數(shù)會(huì)降低。

　　3.輸出電抗器也可以采用在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器的方法(如圖3)，主要目的是減少變頻器的輸出在能量傳輸過(guò)程中，線路產(chǎn)生的電磁輻射。該電抗器必須安裝在距離變頻器最近的地方，盡量縮短與變頻器的引線距離。如果使用鎧裝電纜作為變頻器與電動(dòng)機(jī)的連線時(shí)，可不使用這方法，但要做到電纜的鎧在變頻器和電動(dòng)機(jī)端可靠接地，而且接地的鎧要原樣不動(dòng)接地，不能扭成繩或辨，不能用其它導(dǎo)線延長(zhǎng)，變頻器側(cè)要接在變頻器的地線端子上，再將變頻器接地。

　　35、減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射對(duì)設(shè)備干擾的方法?

　　1.使用隔離變壓器使用隔離變壓器主要是應(yīng)對(duì)來(lái)自于電源的傳導(dǎo)干擾(如圖4)。使用具有隔離層的隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時(shí)還可以兼有電源電壓變換的作用。隔離變壓器常用于控制系統(tǒng)中的儀表、PLC，以及其它低壓小功率用電設(shè)備的抗傳導(dǎo)干擾。

　　2.使用濾波模塊或組件目前市場(chǎng)中有很多專(zhuān)門(mén)用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波器模塊或組件，這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還具有防止用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對(duì)各類(lèi)用電設(shè)備有很多好處。常用雙孔磁芯濾波器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5所示。還有單孔磁芯的濾波器，其濾波能力較雙孔的弱些，但成本較低。

　　3.作好信號(hào)線的抗干擾信號(hào)線承擔(dān)著檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的傳輸任務(wù)，毋庸置疑，信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量直接影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性，因此做好信號(hào)線的抗干擾是十分必要的。 對(duì)于信號(hào)線上的干擾主要是來(lái)自空間的電磁輻射，有常態(tài)干擾和共模干擾兩種。常態(tài)干擾的抑制 常態(tài)干擾是指疊加在測(cè)量信號(hào)線上的干擾信號(hào)，這種干擾大多是頻率較高的交變信號(hào)，其來(lái)源一般是耦合干擾?！　　　∫种瞥B(tài)干擾的方法有：(1)在輸入回路接RC濾波器或雙T濾波器。(2)盡量采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，由于這種積分器工作的特點(diǎn)，具有一定的消除高頻干擾的作用。(3)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)再傳輸?shù)姆绞?，?duì)于常態(tài)的干擾有非常強(qiáng)的抑制作用。 共模干擾的抑制 共模干擾是指信號(hào)線上共有的干擾信號(hào)，一般是由于被測(cè)信號(hào)的接地端與控制系統(tǒng)的接地端存在一定的電位差所制，這種干擾在兩條信號(hào)線上的周期、幅值基本相等，所以采用上面的方法無(wú)法消除或抑制。

　　對(duì)共模干擾的抑制方法如下： (1)采用雙差分輸入的差動(dòng)放大器，這種放大器具有很高的共模抑制比。(2)把輸入線絞合，絞合的雙絞線能降低共模干擾，由于改變了導(dǎo)線電磁感應(yīng)e的方向，從而使其感應(yīng)互相抵消，如圖6示。

　　(3)采用光電隔離的方法，可以消除共模干擾。 (4)使用屏蔽線時(shí)，屏蔽層只一端接地。因?yàn)槿魞啥私拥兀捎诮拥仉娢徊钤谄帘螌觾?nèi)會(huì)流過(guò)電流而產(chǎn)生干擾，因此只要一端接地即可防止干擾。

　　為了抑制干擾，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：(1)輸入線路要盡量短。 (2)配線時(shí)避免和動(dòng)力線接近，信號(hào)線與動(dòng)力線分開(kāi)配線，把信號(hào)線放在有屏蔽的金屬管內(nèi)，或者動(dòng)力線和信號(hào)線分開(kāi)距離要在40cm以上。 (3)為了避免信號(hào)失真，對(duì)于較長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)要注意阻抗匹配。