日常低压变频器的选型与应用
发布日期:
2022-09-15

  能量回馈单元供应商提醒您:变频器应用史在我国已有30年多年,随着科技的不断进步,变频器的应用范畴也开始涉及多个领域, 市场规模也在逐年扩大。当前国内外变频器品牌目前也已发展至140多个,而新成立的变频器厂商和经销商也遍布全国。虽然目前的国产变频器与进口变频器在性能上还有一定的差距,但随着我国科技快速发展,这部分差距并不是不可逾越的。同时受益于国内 工业链条的完整性,国产变频器的生产效率与制造成本上都有极大的发挥空间。


  采用变频器组成变频调速驱动系统,其性能已达到或超过DC调速系统,变频器具有体积小、噪音低、成本低、异步电机易于维护等优点,大大简化了生产工艺,降低了初期投资成本。一般来说,合理使用变频器可以提高劳动生产率、产品质量和设备自动化,同时节约能源,降低生产成本。


  一、低压变频器分类、工作原理和结构


  1、低压变频器分类

  变频器的分类有不同的标准。变频器可分为通用型变频器和特殊型变频器。根据工作原理,变频器可分为AC-AC 变频器和AC-DC-AC 变频器,其中AC-DC-AC 变频器也可根据主电路的工作方式分为电流型和电压型变频器[2]。另外,从变频器技术的发展方向来看,可分为VVVF 变频器、矢量变频器、直接转矩控制变频器,等等。


  2、低压工作原理变频器

  一般来说变频器通常是采用交叉-直接-交叉的工作模式。但相对而言,低压变频器应用广泛,其技术成熟、成本低、易维护是其广泛应用的主要原因。变频器,工作原理简单来说就是将工频交流电转换成频率可调的电力设备。根据交流电机同步转速N=60f/p的公式(其中N为电机的同步转速,f为工频,p为电机的极对数),交流电机的转速只要改变频率就可以改变。变频器就是根据这个原理开发的。


  3、低压变频器结构

  变频器的主电路组成:

  电压类型:电压功率由DC变为交流变频器,回路滤波为电容。

  电流类型:电流电源由DC变为交流变频器,回路滤波为电感。

  变频器主要由以下四部分组成:

  (1)整流器:目前广泛使用的是二极管变换器,可以将工频变为DC功率,也可以构成可逆变换器。因为它的动力方向是可逆的,所以它可以再生运行。

  (2)平波回路:整流器整流后的DC电压有脉动电压,是电源频率的6倍。为了抑制电压波动,需要用电容和电感吸收脉动电压(即电流)。当器件的容量较小时,如果元件有余量,可以直接使用平滑电路。

  (3)逆变器:逆变器将DC功率转换为交流功率,从而在固定时间内获得三相输出。

  (4)控制电路:为异步电机电源主电路提供信号控制电路。包括电压频率运算电路、主电路电流电压检测电路、电机转速检测电路、可放大控制信号的运算电路驱动电路、电机和逆变器保护电路。


  二、低压变频器类型选择


  1、低压变频器类型选择概述


  目前,大多数用户根据变频器制造商的说明或选择手册进行选择。一般由变频器厂家提供变频器额定电流,可与电机额定功率、额定容量相匹配。可用电机的参数均为变频器由厂家根据厂家或国标电机给出,不能真实反映变频器的承载能力。因此在选择变频器,应以电机额定电流不超过变频器额定电流的原则为参考。此外,在选择变频器,还应了解电机的工艺条件和相关参数,并注意电机的类型和工作特性。


  (1) 变频器额定电流的选择。根据设计规范,为了保证变频器的安全可靠运行,变频器的额定电流必须大于负载(电机)的额定电流,尤其是负载特性经常变化的电机。根据经验,变频器额定电流是电机额定电流的1.05倍以上。


  (2) 变频器额定电压的选择。变频器额定电压根据变频器输入侧母线电压选择。原则上,变频器的额定电压应与输入电压一致。如果输入电压过高,变频器[3]将会损坏。


  2、低压变频器选择注意事项


  (1)载荷类型和变频器匹配。


  石化行业的负荷主要包括泵和风机。泵分为水泵、油泵、添加剂泵、计量泵、提升泵、搅拌泵和洗涤泵,其中提升泵、搅拌泵和洗涤泵多为重负荷,其余为常规负荷。风机分为空冷风机、锅炉引风机、轴流风机、空气压缩机等。空冷风机和锅炉引风机启动时,都是重负荷,一般认为是重负荷,其余为常规负荷。当选择变频器时,应根据负载属性进行选择。如果不清楚负荷类型或负荷类型在不同工艺条件下可能会发生变化,建议根据重负荷选择变频器以避免选择不匹配。


  (2)环境条件对变频器。


  通常,变频器需要更高的环境温度和湿度。当环境温度低于30摄氏度,相对湿度低于80%,海拔低于100米时,变频器在额定电流下运行安全;如果环境温度超过40℃,则变频器的实际容量和电流会随着环境温度的升高而逐渐降低。如果环境相对湿度超过90%,可能会发生冷凝,导致变频器的内部部件短路。如果高度超过100米,变频器的输出功率会降低。此外,变频器应避免在粉尘环境中使用。


  (3) 变频器可选零件的选择。


  变频器选装件选择不当会导致变频器故障率较高,主要集中在过滤器和反应器的选择上。


  三、低压变频器实际应用


  1、低压变频器一次连接


  由于接触器、过滤器和电抗器在一回路中的安装位置对变频器,有很大的影响,下面重点分析这三个装置。


  (1)接触器

  接触器主要有两种连接方式:安装在变频器车身后侧和安装在变频器车身前侧。接触器安装在变频器机身背面,优点是变频器在电机频繁启动时没有频繁冲击。缺点是变频器充电时间长,有功率损耗。接触器安装在变频器机身前侧,具有电机处于待机状态时完全断电,不掉电的优点。缺点是电机频繁启动会对变频器造成频繁的充电冲击,影响变频器组件的使用寿命。


  综上所述,如果电机启动不频繁,接触器可以安装在变频器车身的前侧和后侧,但更适合安装在变频器车身的后侧。如果电机频繁启动,建议将接触器安装在变频器车身后侧。


  (2) 滤波器

  输入滤波器主要用于对电网进行滤波,抑制电网谐波作用于变频器,抑制变频器整流产生的谐波返回电网;输出滤波器主要优化变频器,滤除谐波,使输出波形更加正弦。


  (3)电抗器

  输入电抗器可以抑制电网侧谐波,保护整流桥;当变频器输出电缆超过规定长度时(一般允许电缆长度为250m),应选择输出电抗器。


  2、低压变频器安装环境


  经实验表明,在恶劣环境下,变频器的故障率明显增加,特别是对温度、湿度和粉尘敏感。因此,在选择安装环境时,需要选择温度、湿度可控、粉尘小的环境。


  (1)环境温度

  实际使用中发现变频器适合在温度小于等于35摄氏度的环境下工作,否则温度越高变频器的负载能力越低。


  (2)环境湿度

  变频器当周围环境湿度较高时,变频器内部容易凝结,容易造成短路事故。因此,我们必须控制环境湿度为变频器。


  (3)粉尘环境

  变频器应尽量在多尘环境中使用,因为积尘会导致变频器电子元件短路损坏。


  四、低压变频器常见故障及处理


  1、无法启动

  原因:是负载的转动惯量或扭矩过大造成的。

  处理方法:适当提高启动频率和扭矩,检查保护设置。


  2、过压跳闸

  原因:电源电压过高或下坡时间短所致。

  处理方法:检查运行状态是否正常。


  3、过载

  原因:低压变频器过载能力相对较差或电机参数设置不合理。

  处理方法:检查内部电流检测电路和变频器的参数设置。

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