低壓變頻器的參數額定值和實(shí)驗要求

全國電力電子學(xué)調速電氣傳動(dòng)系統半導體電力變流器標準化技術(shù)委員會(huì )是在國內外電氣傳動(dòng)調速產(chǎn)品迅速發(fā)展的形勢下，于2000年成立的，秘書(shū)處掛靠在天津電氣傳動(dòng)設計研究所，負責國家電氣傳動(dòng)調速系統技術(shù)領(lǐng)域內的標準化技術(shù)工作的組織及歸口，涉及的產(chǎn)品主要是國民經(jīng)濟基礎工業(yè)交直流電氣傳動(dòng)設備。已制訂了6項電氣傳動(dòng)調速系統的國家及行業(yè)標準:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

　 從完善產(chǎn)品全過(guò)程的質(zhì)量控制出發(fā)，相應的調速裝置試驗方法、調速裝置環(huán)境條件規程、調速裝置技術(shù)條件、調速裝置驗收規程、調速裝置安全規程等一些配套標準制定，將在2005-2007年期間逐步落實(shí)。

　　目前大家非常關(guān)注國家強制性產(chǎn)品認證（3C認證），是以國家標準、技術(shù)規則為技術(shù)依據的。國家公布的第一批實(shí)施強制性產(chǎn)品認證目錄，包括19大類(lèi)，132種產(chǎn)品。電氣傳動(dòng)調速產(chǎn)品雖不在第一批目錄范圍之內，但為了加快標準的宣貫、實(shí)施工作和3C認證的準備工作，本標準介紹作為連載欄目的首篇，和大家進(jìn)行溝通。

1、GB/T12668.2標準適用范圍
　　
　　《GB/T12668.2-2003調速電氣傳動(dòng)系統 第2部分：一般要求–低壓交流變頻電氣傳動(dòng)系統額定值的規定》適用于一般用途的交流調速傳動(dòng)系統（見(jiàn)圖1），該系統由電力設備（包括變流器部分、交流電動(dòng)機和其它設備，但不限于饋電部分）和控制設備（包括開(kāi)關(guān)控制—如通/斷控制，電壓、頻率或電流控制，觸發(fā)系統、保護、狀態(tài)監控、通訊、測試、診斷、生產(chǎn)過(guò)程接口/端口等）組成的系統。本標準不適用于牽引傳動(dòng)和電動(dòng)車(chē)輛傳動(dòng)；適用于連接交流電源電壓1kV以下、50Hz或60Hz，負載側頻率達600Hz的電氣傳動(dòng)系統。本標準給出了關(guān)于變頻器額定值、正常使用條件、過(guò)載情況、浪涌承受能力、穩定性、保護、交流電源接地和試驗等性能的要求。

　　本文就相關(guān)的低壓變頻器的參數額定值和試驗要求作以介紹。

2、變頻器功能特性

　　變頻器應具備一些所規定的特性，可包括（但不限于）下列所列之一項或多項：
　 定時(shí)加速；
　定時(shí)減速；
　 點(diǎn)動(dòng)；
　可調電流限幅；
　能耗制動(dòng)；
　反向；
　再生（制動(dòng)）；
　 電網(wǎng)濾波；
　 輸入/輸出數據處理（模擬/數字）；
　 自動(dòng)再啟動(dòng)；
　 （轉矩）提升；
　 直流制動(dòng)；
　 預充電電路。
　　
　　變頻器應配備規定的故障指示，可由干式繼電器或固態(tài)繼電器提供的公共報警和/或跳閘信號兩部分組成。故障指示通常因一個(gè)或多個(gè)故障而動(dòng)作，故障包括（但不限于）下列諸項：
　外部故障；
　 輸出功率部分故障；
　 瞬時(shí)過(guò)電流；
　 過(guò)熱（變流器）；
　 無(wú)冷卻空氣；
　電動(dòng)機過(guò)載；
　 輔助電源故障；
　 電源過(guò)壓/欠壓；
　 電源缺相；
　 內部控制系統故障；
　　調節器/功率電路診斷。
　　
　　變頻器應具有“傳動(dòng)投入”的狀態(tài)指示信號（無(wú)論是旋轉還是停止）；還可具有“傳動(dòng)就緒”的狀態(tài)指示信號。

3、變頻器使用條件

　　3.1 電氣使用條件
　　
　　要考慮頻率變化、電壓變化、電壓不平衡、電源阻抗、電源諧波及一些異常條件等：如頻率為fLN±2%；額定輸入電壓的變化限值為±10%；電源電壓不平衡度不超過(guò)基波額定輸入電壓(ULN1) 3 %的情況下應能夠運行。

　　3.2 環(huán)境使用條件
　　
　　主要包括使用氣候條件和機械安裝條件：如環(huán)境溫度+5 °C ~+40°C；變頻器應安裝于室內堅固的基座上，在其安裝區域內或附加的機殼內對通風(fēng)或冷卻系統不會(huì )造成嚴重的影響。異常的環(huán)境使用條件，如暴露在過(guò)量塵埃中、海拔>1000 m等，要求專(zhuān)門(mén)選定的結構或保護部件。

　　3.3 變頻器存放
　　
　　如果運輸包裝箱不適用于戶(hù)外或無(wú)防護存放，收到變頻器后，應立即放置在能滿(mǎn)足儲存要求的場(chǎng)所。

　　變頻器存放應避免雨、雪、凍雨、腐蝕性材料等，不應存放在高于海平面3000m以上的場(chǎng)所，存放總時(shí)間不超過(guò)6個(gè)月的情況。

　　3.4 變頻器運輸
　　
　　變頻器應能夠在供貨者的標準包裝箱中進(jìn)行運輸，環(huán)境溫度：-25 °C ~ +70 °C。異常氣候條件，
　　
　　如運輸溫度低于-25°C的場(chǎng)合，應采用加熱運輸方式或其它方法。沖擊和振動(dòng)環(huán)境不能超過(guò)規定的極限。

4、變頻器額定值
　
　　4.1 輸入額定值

　　 電壓；制造廠(chǎng)應說(shuō)明變頻器的輸入額定值，優(yōu)選值是：
　　
　　a) 100，110，200，220，230，240，380，400，415，440，500，660，690V，用于50Hz；

　　b) 100，115，120，200，208，220，230，240，400，440，460，480，575，600V，用于60Hz。

　　額定輸入電流IVN值；
　頻率；
　 相數；
　 最小電源阻抗（或最大預期短路電流）和最大電源阻抗。

　　4.2輸出額定值

　　最大額定輸出電壓；
　　額定連續電流；
　 過(guò)載能力（過(guò)載能力適用于額定的轉速范圍）；
　頻率范圍；
　 相數；
　 額定功率；
　 輸出相序。

　　4.3 工作頻率范圍

　　制造廠(chǎng)應采用下列參數給出變頻器能維持其規定的穩態(tài)輸出電流時(shí)的工作頻率范圍：
fmin = 最小頻率；
f0 = 基本頻率；
fmax = 最大頻率。

　　4.4效率和損耗
　　
　　制造廠(chǎng)應給出額定負載和基本轉速下的損耗或效率。

5、 變頻器試驗

　　5.1 試驗類(lèi)型
　　
　　試驗類(lèi)型包括型式試驗、出廠(chǎng)試驗、抽樣試驗、選擇（專(zhuān)門(mén)）試驗、車(chē)間試驗、驗收試驗、現場(chǎng)調試試驗、目擊試驗。

　　1） 型式試驗 對按照某一設計制造的一個(gè)或數個(gè)部件進(jìn)行的試驗，用于說(shuō)明該設計滿(mǎn)足特定的技術(shù)要求

　　2 ） 出廠(chǎng)試驗 在制造期間或制造之后對各個(gè)部件進(jìn)行的試驗，用于確定其是否符合某一準則。

　　3） 抽樣試驗 在一批產(chǎn)品中隨機抽取的一些部件上進(jìn)行的試驗。

　　4） 選擇（專(zhuān)門(mén)）試驗 除型式試驗和出廠(chǎng)試驗之外，按照制造廠(chǎng)之意，或經(jīng)過(guò)制造廠(chǎng)和用戶(hù)或其代理人協(xié)商而進(jìn)行的試驗。

　　5） 車(chē)間試驗 為了驗證設計，在制造廠(chǎng)的實(shí)驗室里對部件或設備進(jìn)行的試驗。

　　6） 驗收試驗 合同上規定的、用以向用戶(hù)證明該部件滿(mǎn)足其技術(shù)規格中某些條件的試驗

　　7） 現場(chǎng)調試試驗 在現場(chǎng)對部件或設備進(jìn)行的試驗，用于驗證安裝和運行的正確性

　　8） 目擊試驗 在客戶(hù)、用戶(hù)或其代理人在場(chǎng)的情況下進(jìn)行的上述任何一種試驗。

　　5.2變頻器標準試驗

　　變頻器標準試驗項目見(jiàn)下表：

　　絕緣試驗的目的在于檢查變頻器的絕緣狀況，為了防止不必要的破壞，在試驗之前，可先用1000V兆歐表測量受試部分的絕緣電阻。在環(huán)境溫度20士5°C和相對濕度為90%的情況下，其數值應不小于1MW，但所測絕緣電阻只作為耐壓試驗的參考，不作考核。

　　輕載和功能試驗的目的是為了驗證變頻器電氣線(xiàn)路的所有部分以及冷卻系統的連接是否正確，能否與主電路一起正常運行，設備的靜態(tài)特性是否能滿(mǎn)足規定要求。本試驗作為出廠(chǎng)試驗時(shí)，變頻器僅在額定輸入電壓下運行，而型式試驗時(shí)，則應在額定電壓的最大值和最小值下檢驗設備的功能。

　　額定電流試驗是為了檢驗變頻器能否在額定電流下滿(mǎn)意運行。

　　過(guò)電流能力試驗是負載試驗的一部分，是在額定運行情況下，在規定的時(shí)間間隔施加規定的短時(shí)過(guò)電流值，變頻器均能正常工作。

　　紋波電壓和電流的測量是在用戶(hù)或其代理人提出要求時(shí)才予以實(shí)施，并按GB/T3859.2電氣試驗方法和產(chǎn)品分類(lèi)標準的規定進(jìn)行。

　　功率損耗可以在測量的基礎上進(jìn)行計算，或者直接測定。間接冷卻的變流器的功率損耗可以從測得的熱轉移媒質(zhì)所轉移的熱量（用量熱的方法）和估算通過(guò)變頻器機殼的熱流量來(lái)計算。

　　溫升試驗的目的在于測定變頻器在額定條件下運行時(shí)，各部件的溫升是否超過(guò)規定的極限溫升。試驗應在規定的額定電流和工作制，以及在最不利的冷卻條件下進(jìn)行。

　　一般情況下，不需要測量功率因數，當要求測量時(shí)，應測定總功率因數l。

　　固有電壓調整率測量是在變頻器電壓等于額定值下，根據輕載試驗、額定電流試驗取得的數據計算（見(jiàn)GB/T 3859.2）。

　　輔助部件的檢驗主要在于對變頻器電氣元件、泵、風(fēng)機等輔助裝置的性能進(jìn)行檢驗。但只要這些元件具備出廠(chǎng)合格證，可只檢驗其在變頻器中的運行機能，不必重復進(jìn)行出廠(chǎng)試驗。

　　控制設備的性能檢驗最好采用類(lèi)似額定功率的電動(dòng)機對設備進(jìn)行檢驗，也可采用較低功率的電動(dòng)機在反饋量適當換算的情況下來(lái)進(jìn)行。

　　保護器件的檢驗主要包括各種過(guò)電流保護裝置的過(guò)流整定；快速熔斷器和快速開(kāi)關(guān)的正確動(dòng)作。各種過(guò)電壓保護設施的正確工作；裝置冷卻系統的保護設施的正常動(dòng)作；作為安全操作的接地裝置和開(kāi)關(guān)的正確設置以及各種保護器件的互相協(xié)調。

　　電磁抗擾性是通過(guò)試驗驗證變頻器各個(gè)子部件的性能，如電力電子電路、驅動(dòng)電路、保護電路、控制電路及顯示和控制面板對電磁騷擾的抗擾度。電磁騷擾有低頻騷擾和高頻騷擾。低頻騷擾包括諧波和換相缺口/電壓畸變；電壓變化，波動(dòng)，電壓跌落和短時(shí)中斷；電壓不平衡和頻率變化及電源的影響。高頻騷擾包括對公共環(huán)境、工業(yè)環(huán)境及對電磁場(chǎng)的抗擾度。

　　電磁發(fā)射應盡可能地與其實(shí)際的工作環(huán)境條件相適應。為了確?；镜谋Ｗo要求，分別規定了對公共環(huán)境、工業(yè)環(huán)境的低頻基本發(fā)射限值和高頻基本發(fā)射限值。

　　音頻噪聲試驗在周?chē)? m內沒(méi)有聲音反射面的場(chǎng)所進(jìn)行。測試時(shí)應盡可量避免周轉環(huán)境噪聲對測量結果的干擾。

　　附加試驗是上述試驗項目未包括的其他性能有要求，應在定貨時(shí)提出，并取得協(xié)議。

　　5.3變頻器相關(guān)試驗

　　1） 穩態(tài)性能
　　
　　應試驗變頻器傳動(dòng)變量，如輸出轉速、轉矩等的穩態(tài)性能。用選取的偏差帶（穩態(tài)）來(lái)說(shuō)明反饋控制系統的穩態(tài)性能。應滿(mǎn)足規定的工作和使用偏差帶的變量范圍。

　　2） 動(dòng)態(tài)試驗

　　電流限值和電流環(huán)這些試驗用來(lái)表征變頻器的動(dòng)態(tài)性能，與被傳動(dòng)設備無(wú)關(guān)?？梢栽囼炄缦氯?，應在接近0、50%基本轉速、100%基本轉速和弱磁最大轉速（NM）下進(jìn)行。

　　a) 電流限值
　　
　　增大負載，就要使變頻器達到其預設的電流限值點(diǎn)。（另一種方法是：增大轉速階躍量至足夠大的轉動(dòng)慣量，產(chǎn)生一個(gè)瞬態(tài)負載，使變頻器達到設定的電流限值點(diǎn)）。這時(shí)就可對電流上升時(shí)間、超調量和持續時(shí)間以及阻尼特性進(jìn)行分析。
　　
　　b)電流環(huán)帶寬通過(guò)對電流設定和電流測量（反饋）之間響應的諧波分析，可以確定電流環(huán)的帶寬。必須檢查幅值和位移。該試驗應在線(xiàn)性或準線(xiàn)性區域內進(jìn)行。

　　c) 對電流設定的階躍響應
　　
　　轉速環(huán)
　　
　　提供并正確選擇轉速給定的階躍以適應下列試驗。該測試可在空載或輕載條件下進(jìn)行。

　　　　a)達到電流限值并進(jìn)行檢查；

b)在未達到任何限值情況下，測量傳動(dòng)輸出轉速響應（通常在50%基本轉速、100%基本轉速和弱磁最大轉速NM下進(jìn)行）。

轉矩脈動(dòng)
　　
　　　　若軸上耦合有相當靈敏的轉速測量器件，通過(guò)在空載條件下轉速的變化，可測量出氣隙轉矩脈動(dòng)的相關(guān)等級。

　　　　自動(dòng)再啟動(dòng)
　　
　　　　若設有自動(dòng)再啟動(dòng)功能，則應在規定的斷電期間對其進(jìn)行檢驗。這種功能應與緊急停車(chē)相協(xié)調，若需要可停止。

　　3） 能耗制動(dòng)和能耗減速

　　能耗制動(dòng)和能耗減速是兩個(gè)操作功能，其特性應由用戶(hù)和制造廠(chǎng)/供貨者來(lái)商定。其它性能要求由買(mǎi)方或制造廠(chǎng)和買(mǎi)方一起確定，

6、 產(chǎn)品信息

　　6.1 標志
　　
　　在變頻器的銘牌上應標出下列各項：

a) 制造廠(chǎng)名稱(chēng)
b) 變頻器型號、系列號、制造年份
c) 輸入額定值
d) 輸出額定值

　　6.2 要提供的項目
　　
　　隨設備應提供如下信息：

　　規定由用戶(hù)調整的校準元件、器件和部件所需的信息；
　 適當選擇輸入和輸出保護和接地所需的信息；
　 使用說(shuō)明書(shū)，包括操作設備所需要的所有信息；
　 GB 12668.3所規定的EMC信息；
　 安全性警告；
　 輸出相序。
　 應提供或使用戶(hù)有可能得到如下信息
　 維護和使用說(shuō)明書(shū)，包括故障元器件或電子組件查找和更換的信息；語(yǔ)言應使用原產(chǎn)國的語(yǔ)言，或使用由制造廠(chǎng)和客戶(hù)商定的語(yǔ)言；
　 能耗制動(dòng)減速和能耗制動(dòng)停車(chē)電路的能量吸收額定值。