變頻器實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用誤區(qū)

某水泥廠離心風(fēng)機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y280S－4，額定功率為75kW，額定電壓380V，額定電流140A。在進(jìn)行變頻調(diào)速改造前，閥門全開(kāi)，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)電流70A，只有50%負(fù)荷，功率因數(shù)為0.49，有功功率為22.6kW，視在功率為4607kVA。在采用變頻調(diào)速改造后，閥門全開(kāi)，額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，三相電網(wǎng)平均電流為37A，從而認(rèn)為節(jié)電（70－37）÷70×100%=44.28%。這樣計(jì)算，看似合理，實(shí)質(zhì)上仍是以視在功率計(jì)算節(jié)能效果。該廠在進(jìn)一步測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，此時(shí)功率因數(shù)為0.94，有功功率為22.9kW，視在功率為24.4kVA?？梢?jiàn)，有功功率增加，不但沒(méi)有節(jié)電，反而費(fèi)電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗，而沒(méi)有考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的關(guān)鍵在于沒(méi)有考慮功率因數(shù)提高對(duì)電流下降的影響，默認(rèn)功率因數(shù)不變，從而片面夸大了變頻器的節(jié)能效果。因此，在計(jì)算節(jié)能效果時(shí)，必須用有功功率，不能用視在功率。

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(shuō)明書(shū)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(shuō)明書(shū)就規(guī)定“切勿在輸出回路連接電磁開(kāi)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)載能力大幅度減少。

由此可見(jiàn)，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(guò)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(guò)55Hz，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變小，機(jī)械特性變軟，過(guò)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(guò)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(lái)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(jiǎn)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(guò)額定電壓10%長(zhǎng)期運(yùn)行是可以的，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣及壽命沒(méi)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)的允許最高運(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)的允許最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(lái)完成，不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。變頻調(diào)速器的安裝工作較簡(jiǎn)單，一般由用戶來(lái)完成。一些用戶不認(rèn)真閱讀變頻調(diào)速器的使用說(shuō)明書(shū)，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(shuō)明書(shū)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，最好穿金屬管敷設(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(zhǎng)度不宜超過(guò)一定的距離（一般為50m）