变频器的外围设备及其选择.pdf

厂扩 舌毛 朴 姗 获牛 拼 脚 嵘侃 牡 并 石家庄化工化纤有限公 司动二分厂蔡志宏 提要介绍 了通用变频器外围设备的作用及 其选择的 方法 , 并着重介绍了制 动电队的选择 。 关键词 变频器外围设备选择 变频器 的运行离不 开某些外围设备 , 这 些外围设备通常都是选购件 。 选用外围设备 的目的有①提高变频器的某种性能②实现 变频器 和电动机 的保护③减少变频器对其 它设备的影响等 。 变频器外围设备的种类与作 用 变频器 的外围设备如图所示 。 图变频器的外围设备 电源变压器电源变压器用 于将 高压电源变换到变频器所需 的 电压等级 , 如 等级或等级等 。 由于变频器的输 入电流含有一定量 的高次谐波 , 它 会使电源 侧的功率因数降低 , 若再考虑变频器 的运行 效率 , 则变压器的容量常按下式考虑 变压器的容量 变频器的输出功率 一变频器输入功率因数义变频器效率 其中 , 变频器输入功率因数在无输入交流电 抗器时取 。 , 有输入电抗器 时则取 。 一 。 变频器的效率可取 , 变频器的输出功率应为所接电动 机的 总功率 。 变频器生产厂家所推荐的变压器容 量的参考值 , 常取变频器容量的写左右 。 电源侧断路器它 用 于 电源回 路 的通断 , 并且在出现过流或短路事故 时能 自动切断电源 , 以防事故扩大 。 如果需要进行 接地保护 , 也可采用漏电保护式断路器 。 电磁接触器它用于变频器投 入与切除 , 在变频器发生故障或失压时 , 切断 电源 。 有此失压保护后 , 可 防止 电网失压后复 电而变频器不经正常程序自起动对设备及人 身造成危害 。 噪声滤波器它 用于 限制变频 器 因高次谐波对外界的干扰 。 一般可酌情选 用 。 交流电抗器和 用于抑制变频器输人侧的谐波电流 , 改善功 率因数 , 选用与否视电源变压器与变频器 容 量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定 , 一般情况下采用为好 。 用于改善变频 器输出电流 的波形 , 减少电动机的噪声 。 制动电阻它用于 吸收电动机再 生制动产生的电能 。 用它可以缩短大惯量负 载断电后停车时间 。 电磁接触器和用于变 频器和工频电网之间的切换运行 。 在这种方 式下是必不可少的 , 它和之间的 联锁可以防止变频器的输出端接到工频电网 上 。 因为一旦出现变频器输出端误接到工频 电网的情况 , 将损坏变压器 。 注意 , 在有些变 频器 中要求只能在电动机和变频器停 机状态下开闭 。 制动电阻的选择 在 异步 电动机因设定频率下降而减速 厂扩 右毛 时‘如果轴转速高于由频率所决定 的同步转 速 , 则异步电动机转为再生发电运行状态 , 其 产生 的能量经逆变器回馈到直流侧 , 而中间 直流回路的滤波电容器的电压会因吸收这部 分回馈能量而提高 。 如果回馈能量较大 , 则有 可能使变频器 的过压保护功能动作 。 利用制 动电阻 可以耗散这部分能量 , 使电动机 的制 动能力提高 。 其原理见 图 。 制动电阻 的选 择 , 包括制动电阻的阻值及其容量的计算 , 可 按如下步骤进行 。 色 一 ” 勺 ’ 闪闪 开环环 和和闭闭 环环控控 制制 式中一直流回路电压 一制动转矩 一电动机额定转矩 一开始减速时的速度 。 如果制动转 矩 。 , 即制动转矩在 额定转矩的以下时 , 则不需要另外的制 动电阻 , 在 电动机 内部的有功损耗作用 下可 使中间直流回路电压 限制在过电压保护的动 作水平以下 。 由制动晶体管和制动电阻构成的放电回 路 , 其最大电流受制动晶体管的最 大允许电 流的限制 。 制动电阻的最小允许值为 一 。 , 式中一直流回路电压 。 因此 , 选用的制动电阻应按 二 。 的关系来决定 。 变频器的制动电阻的最小值 还应视其容量而有所不 同 。 制动时制动电阻上消耗的平均功率 制动中电动机自身损耗的功率相当于 额定的制动转矩 , 因此制动电阻器上消 耗的平均功率 尸为尸一一 耐 粤 ‘。 一 ‘“’ 八 圈制动原理圈 转盆 电阻器额定功率的计算 制动转矩的计算 制动转矩 裁是 ,,一 一一 式中叙一一电动机 “ “ 是负载 折 算到 电动机轴上 “ 负载转矩 减速开始时的速度 减速完了时的速度 , 减速时间 。 制动电阻阻值的计算 在附加制动电阻进行制动的情况 下 , 电 动机 内部的有功 损耗部分折合成制动转矩 , 大约为电动机额定转矩的 。 考虑到这一 点 , 可用 下式计算制动电阻的值 。 重复减速非重复减速 图减速模式 视电动机是否重复减速 , 制动电阻器额 定功率的选择是不同的 。 图所示为电动机 减速模式 。 当非重复减速时 , 如 图所示 , 制动电阻的间歇时间 一 , 。 通常采 下转页 窟淤 戈砧 动作电压为 , 型 号为 一 的继 电器 。 、 烧毁的原因分析与 解决方法 时间继电器 、 的作用 当 电压继电器 、 、 的线圈两 端电压同时低于整 定值 , 即侧 线电压 同时低于时 , 通过中间继电器 的常闭接点 , 时间继 电器的工作线 圈被接通 , 完成段时限的输出见 图若 此时电压继 电器的线圈两端电压还 低 于整 定值 , 也 即侧对 应 两相间 的线电压低于时 , 通 过电 压继 电器 的常闭接点 , 时间继电器的工作线 圈被接通 , 完成段时限的输出 。 根据设计 , 时间继 电器提供的段时限 为秒 , 用于送水泵房 、 高压异步电动机的失 、 欠压保护时间继电器提供的 兀段时限 为秒 , 用于送水泵房 ” 变频调速电动机的 失 、 欠压保护 。 原因分析 众所周知 , 时 间继 电器线圈的热稳定性 较差 , 比如原设计中所选的时间继 电器 、 在的额定 电压即下两分 钟即被烧毁 , 而我厂 的直流控制电压有 时会 达到 , 若它长时间加在时间继 电器的线 圈上 , 时间继 电器肯定会被烧毁 , 这就是时间 继 电器 、 。 多次被烧毁的原因 。 问题的处理 鉴于上述分析 , 笔 者决定选用带有外附 电阻 , 的时间继电器 , 当时 间继 电器动作 后 , 其常闭接 点立即打开 , 使外附电阻接 入 线圈回路 , 这样既保证 了继 电器能得 到足 够的启动电流可靠动作 , 又能减小长时间流 过线圈中的电流 , 使线圈不致于发热损坏 。这 样 , 时间继电器 、 就能长时间承受 的额定电压 。 据此 , 时 间继 电器 、 分别 改选为 一 、 一 型 , 外 附电阻的阻值为 。 同时 , 调整直流 控制电压使之基本上保持在 。 做完上述继电器改型工作后 , 经过一年 多的运行 , 无一继 电器被烧毁 , 柜工作状 况 良好 , 该柜原来存在的问题被彻底解决 。 上接页 用连续工作制电阻器 , 当间歇制动时 , 电阻器 的允许功率将增加 。 允许功率增加系数与 减速时间的关系如图所示 , 其中 , 使用率 一 。 根据电动机运行的模式 , 可以确定制动 时的平均消耗功率和电阻器的允许功率增加 系数 , 据此可以求出制动电阻器 的额定功率 ,、 尸一而又 根据如上计算得 到 的 。 和 , 可 在市 场上选购合乎要求的标准电阻器 。 对于外围设备的选择 , 涉及的问题较多 , 如果需要 , 还应具体地 针对某种特定 的变频 器 , 根据其说明书尽量选用厂家推荐的外 围 设备 。 口口口 洲洲〔二二口 口 口日日 日广 门门 口口 口口口 已已口 口 曰“ 口口口 口 口口口口口口口口,呼翎翎翎口口口口 目目目目目目 奎 翻翻昌昌国 国目目 亡亡 〕〕 二二 己」 」【〕〕二匕日 日〔 二, ,曰 曰 【〕 〕口口 一 ⋯ 匕泣 〕〕口 口 口口口口 川川川 口口口 口 口口口 口口口 口 川川厂〕〕口 口 , 刀 国国国口〕 〕 口口 门日日 口口 目目〔二二 口口口团团圈圈 目到 到口口书冲咖 咖田 田口口 日日日甲甲 日日「翻而而国国且拜润娜娜旧旧匡匡 , ,勺勺口 口日州州二面亡 」 」旦护‘ 周周周门旧旧仁当 当 口口 口 州时口 口口 口以口臼 居 可 引引们 们 口口 口口口口口 口口 脚八汀 口口 口口口山 山口 口 叫州口 口一 州一函函旧 旧 口口 门门门口口 门州 侧 甘口 口盯叮 口口可 面 巨司司 口口口田田 口口洲口口口口 ,复减速 图 非重复减速 制动电阻允许功率增加系数