日常低壓變頻器的選型與應用
發布日期:
2022-09-15

  能量回饋單元供應商提醒您:變頻器應用史在我國已有30年多年,隨著科技的不斷進步,變頻器的應用范疇也開始涉及多個領域, 市場規模也在逐年擴大。當前國內外變頻器品牌目前也已發展至140多個,而新成立的變頻器廠商和經銷商也遍布全國。雖然目前的國產變頻器與進口變頻器在性能上還有一定的差距,但隨著我國科技快速發展,這部分差距并不是不可逾越的。同時受益于國內 工業鏈條的完整性,國產變頻器的生產效率與制造成本上都有極大的發揮空間。


  采用變頻器組成變頻調速驅動系統,其性能已達到或超過DC調速系統,變頻器具有體積小、噪音低、成本低、異步電機易于維護等優點,大大簡化了生產工藝,降低了初期投資成本。一般來說,合理使用變頻器可以提高勞動生產率、產品質量和設備自動化,同時節約能源,降低生產成本。


  一、低壓變頻器分類、工作原理和結構


  1、低壓變頻器分類

  變頻器的分類有不同的標準。變頻器可分為通用型變頻器和特殊型變頻器。根據工作原理,變頻器可分為AC-AC 變頻器和AC-DC-AC 變頻器,其中AC-DC-AC 變頻器也可根據主電路的工作方式分為電流型和電壓型變頻器[2]。另外,從變頻器技術的發展方向來看,可分為VVVF 變頻器、矢量變頻器、直接轉矩控制變頻器,等等。


  2、低壓工作原理變頻器

  一般來說變頻器通常是采用交叉-直接-交叉的工作模式。但相對而言,低壓變頻器應用廣泛,其技術成熟、成本低、易維護是其廣泛應用的主要原因。變頻器,工作原理簡單來說就是將工頻交流電轉換成頻率可調的電力設備。根據交流電機同步轉速N=60f/p的公式(其中N為電機的同步轉速,f為工頻,p為電機的極對數),交流電機的轉速只要改變頻率就可以改變。變頻器就是根據這個原理開發的。


  3、低壓變頻器結構

  變頻器的主電路組成:

  電壓類型:電壓功率由DC變為交流變頻器,回路濾波為電容。

  電流類型:電流電源由DC變為交流變頻器,回路濾波為電感。

  變頻器主要由以下四部分組成:

  (1)整流器:目前廣泛使用的是二極管變換器,可以將工頻變為DC功率,也可以構成可逆變換器。因為它的動力方向是可逆的,所以它可以再生運行。

  (2)平波回路:整流器整流后的DC電壓有脈動電壓,是電源頻率的6倍。為了抑制電壓波動,需要用電容和電感吸收脈動電壓(即電流)。當器件的容量較小時,如果元件有余量,可以直接使用平滑電路。

  (3)逆變器:逆變器將DC功率轉換為交流功率,從而在固定時間內獲得三相輸出。

  (4)控制電路:為異步電機電源主電路提供信號控制電路。包括電壓頻率運算電路、主電路電流電壓檢測電路、電機轉速檢測電路、可放大控制信號的運算電路驅動電路、電機和逆變器保護電路。


  二、低壓變頻器類型選擇


  1、低壓變頻器類型選擇概述


  目前,大多數用戶根據變頻器制造商的說明或選擇手冊進行選擇。一般由變頻器廠家提供變頻器額定電流,可與電機額定功率、額定容量相匹配??捎秒姍C的參數均為變頻器由廠家根據廠家或國標電機給出,不能真實反映變頻器的承載能力。因此在選擇變頻器,應以電機額定電流不超過變頻器額定電流的原則為參考。此外,在選擇變頻器,還應了解電機的工藝條件和相關參數,并注意電機的類型和工作特性。


  (1) 變頻器額定電流的選擇。根據設計規范,為了保證變頻器的安全可靠運行,變頻器的額定電流必須大于負載(電機)的額定電流,尤其是負載特性經常變化的電機。根據經驗,變頻器額定電流是電機額定電流的1.05倍以上。


  (2) 變頻器額定電壓的選擇。變頻器額定電壓根據變頻器輸入側母線電壓選擇。原則上,變頻器的額定電壓應與輸入電壓一致。如果輸入電壓過高,變頻器[3]將會損壞。


  2、低壓變頻器選擇注意事項


  (1)載荷類型和變頻器匹配。


  石化行業的負荷主要包括泵和風機。泵分為水泵、油泵、添加劑泵、計量泵、提升泵、攪拌泵和洗滌泵,其中提升泵、攪拌泵和洗滌泵多為重負荷,其余為常規負荷。風機分為空冷風機、鍋爐引風機、軸流風機、空氣壓縮機等??绽滹L機和鍋爐引風機啟動時,都是重負荷,一般認為是重負荷,其余為常規負荷。當選擇變頻器時,應根據負載屬性進行選擇。如果不清楚負荷類型或負荷類型在不同工藝條件下可能會發生變化,建議根據重負荷選擇變頻器以避免選擇不匹配。


  (2)環境條件對變頻器。


  通常,變頻器需要更高的環境溫度和濕度。當環境溫度低于30攝氏度,相對濕度低于80%,海拔低于100米時,變頻器在額定電流下運行安全;如果環境溫度超過40℃,則變頻器的實際容量和電流會隨著環境溫度的升高而逐漸降低。如果環境相對濕度超過90%,可能會發生冷凝,導致變頻器的內部部件短路。如果高度超過100米,變頻器的輸出功率會降低。此外,變頻器應避免在粉塵環境中使用。


  (3) 變頻器可選零件的選擇。


  變頻器選裝件選擇不當會導致變頻器故障率較高,主要集中在過濾器和反應器的選擇上。


  三、低壓變頻器實際應用


  1、低壓變頻器一次連接


  由于接觸器、過濾器和電抗器在一回路中的安裝位置對變頻器,有很大的影響,下面重點分析這三個裝置。


  (1)接觸器

  接觸器主要有兩種連接方式:安裝在變頻器車身后側和安裝在變頻器車身前側。接觸器安裝在變頻器機身背面,優點是變頻器在電機頻繁啟動時沒有頻繁沖擊。缺點是變頻器充電時間長,有功率損耗。接觸器安裝在變頻器機身前側,具有電機處于待機狀態時完全斷電,不掉電的優點。缺點是電機頻繁啟動會對變頻器造成頻繁的充電沖擊,影響變頻器組件的使用壽命。


  綜上所述,如果電機啟動不頻繁,接觸器可以安裝在變頻器車身的前側和后側,但更適合安裝在變頻器車身的后側。如果電機頻繁啟動,建議將接觸器安裝在變頻器車身后側。


  (2) 濾波器

  輸入濾波器主要用于對電網進行濾波,抑制電網諧波作用于變頻器,抑制變頻器整流產生的諧波返回電網;輸出濾波器主要優化變頻器,濾除諧波,使輸出波形更加正弦。


  (3)電抗器

  輸入電抗器可以抑制電網側諧波,保護整流橋;當變頻器輸出電纜超過規定長度時(一般允許電纜長度為250m),應選擇輸出電抗器。


  2、低壓變頻器安裝環境


  經實驗表明,在惡劣環境下,變頻器的故障率明顯增加,特別是對溫度、濕度和粉塵敏感。因此,在選擇安裝環境時,需要選擇溫度、濕度可控、粉塵小的環境。


  (1)環境溫度

  實際使用中發現變頻器適合在溫度小于等于35攝氏度的環境下工作,否則溫度越高變頻器的負載能力越低。


  (2)環境濕度

  變頻器當周圍環境濕度較高時,變頻器內部容易凝結,容易造成短路事故。因此,我們必須控制環境濕度為變頻器。


  (3)粉塵環境

  變頻器應盡量在多塵環境中使用,因為積塵會導致變頻器電子元件短路損壞。


  四、低壓變頻器常見故障及處理


  1、無法啟動

  原因:是負載的轉動慣量或扭矩過大造成的。

  處理方法:適當提高啟動頻率和扭矩,檢查保護設置。


  2、過壓跳閘

  原因:電源電壓過高或下坡時間短所致。

  處理方法:檢查運行狀態是否正常。


  3、過載

  原因:低壓變頻器過載能力相對較差或電機參數設置不合理。

  處理方法:檢查內部電流檢測電路和變頻器的參數設置。

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