变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 第二章　通用变频器的选用、安装和维护

陈立香 主编,变频调速,第二章 通用变频器的选用、安装和维护,本章应知,本章应会,1.掌握变频器的选择方法。 2.了解变频器的安装条件和安装方法。,1.能够进行变频器的选用和安装。 2.能够进行变频器的日常维护与检查。,第一节 变频器的选用,一、变频器的选择 1.变频器类型的选择 根据控制功能将通用变频器分为3种类型：普通功能型U/f控制变频器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器和矢量控制高性能型变频器。 (1)风机、泵类负载 由于负载转矩正比于转速的二次方，低速下负载转矩较小，通常选择普通功能型变频器。 (2)恒转矩类负载 例如，挤压机、搅拌机、传送带、厂内运输电车、起重机的平移机构、起重机的提升机构和提升机等。,1)采用普通功能型变频器时，为了实现恒转矩调速，常采用加大电动机和变频器的容量的办法，以提高低速转矩。 2)采用具有转矩控制功能的高功能型变频器。 恒转矩负载下的传动电动机，如果采用通用标准电动机，则应考虑低速下的强迫通风冷却。 (3)轧钢、造纸、塑料薄膜加工线这一类负载 这类负载是一类对动态性能要求较高的机械，原来多采用直流传动方式。 2.变频器容量的计算 (1)连续恒载运转时所需的变频器容量(kV·A)的计算,第一节 变频器的选用,(2)一台变频器传动多台电动机并联运行，即成组传动时，变频器容量的计算,第一节 变频器的选用,(3)大惯性负载起动时变频器容量的计算,第一节 变频器的选用,图2-1 变频器的外围设备 1电源变压器 2避雷器 3电源侧断路器 4电源侧交流接触器 5电源侧交流电抗器 6无线电噪声滤波器 7电源滤波器 8制动 电阻 9电动机侧交流接触器10工频电网切换用接触器L用于改善功率因数的直流电抗器,第一节 变频器的选用,二、变频器的外围设备及其选择 在选定了变频器之后，下一步的工作就是根据需要选择与变频器配合工作的各种外围设备。 1)保证变频器驱动系统能够正常工作。 2)提供对变频器和电动机的保护。 3)减少对其他设备的影响。 外围设备通常是选购配件，分为常规配件和专用配件，如图21所示。,第一节 变频器的选用,图2-1 变频器的外围设备 1电源变压器 2避雷器 3电源侧断路器 4电源侧交流接触器 5电源侧交流电抗器 6无线电噪声滤波器 7电源滤波器 8制动 电阻 9电动机侧交流接触器10工频电网切换用接触器L用于改善功率因数的直流电抗器,第一节 变频器的选用,1.常规配件的选择 (1)电源变压器 1)作用：将供电电网的高压电源转换为变频器所需要的电压(200V或400V)。 2)选择方法：一般说来，变压器的容量可以为变频器容量的1.5倍左右。 变压器容量=变频器的输出功率/变频器输入功率因数×变频器的效率 (2)避雷器 其作用是吸收由电源侵入的感应雷击浪涌电压，以及保护与电源相连接的全部机器(20kW以上使用)。,第一节 变频器的选用,(3)电源侧断路器 1)作用：它用于变频器、电动机与电源回路的通断，并且在出现过电流或短路事故时能自动切断变频器与电源的联系，以防事故扩大。 2)选择方法:如果没有工频电源切换电路，由于在变频调速系统中，电动机的起动电流可以控制在较小的范围内，因此,电源侧断路器的额定电流可按变频器的额定电流来选用;如果有工频电源切换电路，当变频器停止工作时，电源直接连接电动机，所以电源侧断路器应按电动机的起动电流进行选择。,第一节 变频器的选用,(4)电源侧交流接触器 1)作用：电源一旦断电，自动将变频器与电源脱开，以免在外部端子控制状态下重新供电使变频器自行工作，以保护设备的安全及人身安全；在变频器内部保护功能起作用时，通过接触器使变频器与电源脱开。 使用时请注意如下事项： 不要用交流接触器进行频繁地启动或停止(变频器输入回路的开闭寿命大约为10万次)。 不能用电源侧的交流接触器停止变频器。 2)选择方法：接触器选用方法与低压断路器相同。,第一节 变频器的选用,(5)电动机侧交流接触器和工频电网切换用接触器 变频器和工频电网之间的切换运行是互锁的，这可以防止变频器的输出端接到工频电网上。 1)对于具有内置工频电源切换功能的通用变频器，要选择变频器生产厂家提供或推荐的接触器型号。 2)对于变频器用户自己设计的工频电源切换电路，按照接触器常规选择原则选择。 输出侧交流接触器使用时请注意：在变频器运转中请勿将输出侧交流接触器OFFON。,第一节 变频器的选用,(6)热继电器 通用变频器都具有内部电子热敏保护功能，不需要热继电器保护电动机，但遇到下列情况时，应考虑使用热继电器：在10Hz以下或60Hz以上连续运行时；一台变频器驱动多台电动机时。 使用时应注意的是：如果导线过长(10m或更长)，继电器会过早跳开，此情况下应在输出侧串入滤波器或者利用电流传感器。 2.专用配件的选择 (1)电抗器 1)电抗器的分类和作用见表2-1。,第一节 变频器的选用,2)电抗器的选用条件。,表2-1 电抗器的分类和作用,3)常用交流电抗器和直流电抗器的规格。,第一节 变频器的选用,表2-2 常用交流电抗器的规格,表2-3 常用直流电抗器的规格,(2)滤波器 1)作用： 一般采用无源滤波器，使用滤波器的目的在于允许特定频率的信号通过，阻止干扰信号沿电源线传输并进行阻抗变换，使干扰信号不能通过地线传播而被反射回干扰源。,第一节 变频器的选用,在变频器输出端串联安装滤波器，能解决电动机过热和噪声问题，采用了输出滤波器就没有必要在变频器和电动机之间使用屏蔽电缆线来防止电磁辐射，这样做不仅降低了系统成本，减少了安装费用，而且能很好地抑制变频器对外产生的干扰。 2)选购和使用滤波器时的注意事项：滤波器在工作期间要耗电发热，所以除了要满足额定容量要求外，还要求适合在一定环境温度下工作；额定电压必须满足接入线路的额定电压的要求；变频器输出侧滤波器的输入端接变频器，输出端接电动机，不能接错，否则会烧毁变频器。,第一节 变频器的选用,虽然无源滤波器成本低，但无源滤波器也存在着如下缺点：性能受电网阻抗的影响很大；电网和无源滤波器之间有可能产生谐振，不能对谐波实现动态补偿。 三、变频器的抗干扰 由于变频器中的逆变部分是通过高速半导体开关来产生一定宽度和极性的SPWM控制信号，这种具有陡变沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰，尤其是输出电流，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号，严重地超出电磁兼容性标准的极限值要求。 1.外界对变频器的干扰,第一节 变频器的选用,外界对变频器的干扰主要来自于电源进线。 1)当电源侧的补偿电容投入网络时，在暂态过程中，电源电压将出现很高的峰值，如图2-2所示，其结果是，可能使整流二极管因承受过高的反向电压而损坏。,图2-2 补偿电容投入时电压的畸变,第一节 变频器的选用,2)当网络内有容量较大的晶闸管换相设备时，由于晶闸管总是在每半个周期的部分时间内导通，在其导通时，容易使网络电压出现凹口。 在变频器的输入电路中接入交流电抗器，可以有效的抑制上述两种干扰。 2.变频器对外产生的干扰 变频器对外产生的干扰危害，主要有以下几种。 1)一般是通过电磁波的方式向空中辐射。 2)通过线间电感向周围线路产生电磁感应。 3)通过线间电容向周围线路及器件产生静电感应。,第一节 变频器的选用,4)通过电源网络向电网传播。 当变频调速系统的容量足够大时，所产生的高频信号将足以对周围各种电子设备的工作形成干扰，其主要后果有： 1)影响无线电设备的正常接收。 2)影响周围机器设备的正常工作。 此外，变频器输出的具有陡变沿的驱动脉冲包含多次高频谐波，而变频器与电动机之间的连接电缆存在杂散电容和电感并受某次谐波的激励而产生衰减振荡，造成传送到电动机输入端的驱动电压产生过冲现象。 3.抑制变频器对外产生干扰的主要方法,第一节 变频器的选用,为了减少变频器对外产生的干扰，一般有3种方法：尽量使变频器本身少发出干扰信号；提高被干扰对象的抗干扰能力；采用隔离措施，使变频器传送到被干扰对象的干扰信号减弱。 (1)接地 因接地不正确而带来的干扰问题时有发生。 (2)变频器安装于机壳内 变频器安装于机壳内，既能屏蔽交流调速系统向外辐射能量，又能防止外界电磁波进入本系统。 (3)使用滤波器。 (4)其他措施,第一节 变频器的选用,1)用屏蔽线的方法来削弱电磁感应和静电感应。 2)在变频器DC侧的正、负端到地线之间跨接100nF以下的Y型电容器，特别适用于较小功率(小于7.5kW)的变频器电路。 3)控制线和信号线应与电源线分开，通常距离在20cm以上即可。,第一节 变频器的选用,第二节 变频器的安装,一、变频器对安装环境的要求 变频器属于电子器件装置，为了确保变频器安全、可靠地稳定运行，变频器的安装环境应满足如下要求。 1.环境温度 温度是影响变频器寿命及可靠性的重要因素，一般要求为-10+40。 2.环境湿度 相对湿度不超过90(无结露现象)。 3.安装场所 在海拔1000m以下使用。,4.其他条件 如果变频器长期不用，变频器内的电解电容会发生劣化现象，当实际运行时会出现由于电解电容的耐压降低和漏电流增加而引发故障。 二、变频器的发热与散热 1.变频器的发热 和任何其他设备一样，发热总是由内部的损耗功率产生的。 2.变频器的散热 变频器散热很重要。,第二节 变频器的安装,三、安装变频器的具体方法和要求 1.墙挂式安装 由于变频器本身具有较好的外壳，故一般情况下，允许直接靠墙安装，称为墙挂式，如图23a所示。,图2-3 墙挂式安装及要求 a)具体要求 b)安装方法,第二节 变频器的安装,1)两侧：不小于100mm。 2)上下方：不小于150mm。 为了改善冷却效果，所有变频器都应垂直安装，如图23b所示。 2.柜式安装 当周围的尘埃较多时，或和变频器配用的其他控制电器较多而需要和变频器安装在一起时，采用柜式安装。,图2-4 单台变频器的柜内安装 a)正确 b)不正确,第二节 变频器的安装,图2-5 两台变频器在电气柜中的安装方法 a)横向排列 b)纵向排列,第二节 变频器的安装,四、变频器的接线 1.主电路的接线 (1)主电路的基本接线 如图2-6所示。 变频器的输入端和输出端是绝对不允许接错的。,图2-6 主电路的基本接线,第二节 变频器的安装,图2-7 电源接错的后果,第二节 变频器的安装,图2-8 变频器与工频电源的切换电路,第二节 变频器的安装,(2)主电路线径的选择 1)电源与变频器之间的导线。 2)变频器与电动机之间的导线。,第二节 变频器的安装,表2-4 电动机引出线的单位长度电阻值,3)实例。,2.控制电路的接线 (1)模拟量控制线 1)输入侧的给定信号线和反馈信号线。 2)输出侧的频率信号线和电流信号线。,第二节 变频器的安装,图2-9 屏蔽线的接法,第二节 变频器的安装,1)尽量远离主电路100mm以上。 2)尽量不和主电路交叉。 (2)开关量控制线 如起动、点动、多挡转速控制等的控制线，都是开关量控制线。,图2-10 变频器和其他设备的接地 a) 正确接法 b) 错误接法,第二节 变频器的安装,(3)变频器的接地 所有变频器都专门有一个接地端子“E”，用户应将此端子与大地相接。 (4)大电感线圈的浪涌电压吸收电路 接触器、电磁继电器的线圈及其他各类电磁铁的线圈，都具有很大的电感。,图2-11 浪涌电压吸收电路 a) 阻容吸收电路 b) 直流吸收电路,第二节 变频器的安装,第三节 变频器调速系统的调试,一、变频器的通电和预置 一台新的变频器在通电时，输出端可先不接电动机，而首先要熟悉它，在熟悉的基础上进行各种功能的预置。 1) 熟悉键盘，即了解键盘上各键的功能，进行试操作，并观察显示的变化情况等。 2)按说明书要求进行“启动”和“停止”等基本操作，观察变频器的工作情况是否正常，同时也要进一步熟悉键盘的操作。 3) 进行功能预置。,4) 将外接输入控制线接好，逐项检查各外接控制功能的执行情况。