變頻器基礎(chǔ)講座（三）--變頻器制動的情況

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變頻器基礎(chǔ)講座（三）--變頻器制動的情況
1. 再生制動的概念
　　指電能從電機側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)）,這時電機的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速.負載的能量分為動能和勢能. 動能(由速度和重量確定其大小)隨著物體的運動而累積。當(dāng)動能減為零時，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。
　　機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉.對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時會產(chǎn)生制動過程. 由制動產(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"。在實際中，這種應(yīng)用需要"能量回饋單元"選件?！　　　?/font>

2.直流制動　　
　　減速時，變頻器對電機定子注入直流電，通過電機的發(fā)熱來消耗能量， 改善制動效果。直流制動也可以用于使電機在零速時停的穩(wěn)一點，防止受外力作用而使電機轉(zhuǎn)動?！　?/font>
　　要注意制動制動時間和電壓不要設(shè)的太大，防止電機過熱?！　　　?/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。多臺逆變器使用一個公共的整流和直流環(huán)節(jié)，技術(shù)上有很多優(yōu)點。但價格較高，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:在中國, 低于變頻器的常用電壓等級為: 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: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的電機并不少) 　　　　　　　　
　　其他:還有一些相對比較專用的電壓等級,有的還會用到直流供電, 如礦山, 電力機車等．　　　　　　

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

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，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, 這時發(fā)熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好。這時可以用估算:變頻器容量（KW）×60 [W] 　　　　
　　因為各變頻器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產(chǎn)品.注意： 如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大， 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柜中時，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據(jù)機柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C柜的尺寸。因此，要使控制機柜的尺寸盡量減小，就必須要使機柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少?！　　　?/font>
　　如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對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?！　　　　　?/font>
　　注意：變頻器散熱設(shè)計中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會變差的! 　　　　　　

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

4.其他關(guān)于散熱的問題　　　　
1） 在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應(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%。但由于實際上因為設(shè)計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大，所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負載，如電梯，就不必要降容?！　　　?/font>
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)頻率可以擴容， 就是這個道理。

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：電機電纜對地漏電流和電纜　　　
2、為什么會有漏電流的問題？答 ：不使用變頻器時，漏電流一般較小。使用變頻器時，因為逆變器的功率模塊高速開關(guān)，輸出電流中有高次諧波的存在。有因為電纜對地、電纜之間存在電感，因此產(chǎn)生了較大的漏電流（可達不用變頻器時的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。但接地不好會增加觸電的可能性?！　　　?/font>
6、漏電流對策有那些？　　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?！　　　?/font>
7、對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、運輸、化工、民用等各個領(lǐng)域。在晉城煤業(yè)集團使用的采煤機中，也應(yīng)用了變頻器。變頻器是利用交流電動機的同步轉(zhuǎn)速隨電機電壓頻率變化而變化的特性而實現(xiàn)電動機調(diào)速運行的裝置，其中，有幾個參數(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機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生，多用于風(fēng)機、泵類節(jié)能型變頻器用壓控振蕩器實現(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-電動機系統(tǒng)可以運行的最高頻率。由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動機容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時，應(yīng)按電動機及其負載的要求進行設(shè)定?；绢l率是變頻器對電動機進行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動機的額定電定電壓設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類型指的是負載是恒轉(zhuǎn)矩負載還是變轉(zhuǎn)矩負載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的V/f類型圖和負載的特點，選擇其中的一種類型。我們根據(jù)電機的實際情況和實際要求，最高頻率設(shè)定為83.4Hz，基本頻率設(shè)定為工頻50Hz。負載類型：50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩負載，50~83.4Hz為恒功率負載。

2.2 如何調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩
　　調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動時的低速性能,使電機輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動的要求。在異步電機變頻調(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，進而減小了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對電壓進行適當(dāng)補償以提升轉(zhuǎn)矩?？墒牵┳杩沟挠绊懖粌H與頻率有關(guān)，還和電機電流的大小有關(guān)，準(zhǔn)確補償是很困難的。近年來國外開發(fā)了一些能自行補償?shù)淖冾l器，但所需計算量大，硬件、軟件都較復(fù)雜，因此一般變頻器均由用戶進行人工設(shè)定補償。針對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、減速時間
　　電機的運行方程式： 式中：Tt為電磁轉(zhuǎn)矩；T1為負載轉(zhuǎn)矩電機加速度dw/dt取決于加速轉(zhuǎn)矩（Tt,T1），而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率則由用戶設(shè)定。若電機轉(zhuǎn)動慣量J、電機負載變化按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機失速，即電機轉(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)電機轉(zhuǎn)動慣量和負載合理設(shè)定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項設(shè)定是否合理的方法是按經(jīng)驗選定加、減速時間設(shè)定。若在啟動過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時間；若在制動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時間；另一方面，加、減速時間不宜設(shè)定太長，時間太長將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、制動時。我們將加速時間設(shè)定為15s,減速時間設(shè)定為5s。

2.4 頻率跨跳
　　V/f控制的變頻器驅(qū)動異步電機時，在某些頻率段。電機的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉(zhuǎn)動量較小時更為嚴(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，在V/f曲線上設(shè)置跨跳點及跨跳點寬度。當(dāng)電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)正常運行。

2.5 過負載率設(shè)置
　　該設(shè)置用于變頻器和電動機過負載保護。當(dāng)變頻器的輸出電流大于過負載率設(shè)置值和電動機額定電流確定的OL設(shè)定值時，變頻器則以反時限特性進行過負載保護（OL），過負載保護動作時變頻器停止輸出。

2.6 電機參數(shù)的輸入
　　變頻器的參數(shù)輸入項目中有一些是電機基本參數(shù)的輸入，如電機的功率、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功能的正常發(fā)揮，一定要根據(jù)電機的實際參數(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)、制造變頻器時充分考慮了用戶的需要，設(shè)計了多種可供用戶選擇的設(shè)定、保護和顯示功能。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。