變頻器實(shí)際應用中的應用誤區

某水泥廠(chǎng)離心風(fēng)機拖動(dòng)電動(dòng)機型號為Y280S－4，額定功率為75kW，額定電壓380V，額定電流140A。在進(jìn)行變頻調速改造前，閥門(mén)全開(kāi)，通過(guò)測試發(fā)現，電動(dòng)機電流70A，只有50%負荷，功率因數為0.49，有功功率為22.6kW，視在功率為4607kVA。在采用變頻調速改造后，閥門(mén)全開(kāi)，額定轉速運行時(shí)，三相電網(wǎng)平均電流為37A，從而認為節電（70－37）÷70×100%=44.28%。這樣計算，看似合理，實(shí)質(zhì)上仍是以視在功率計算節能效果。該廠(chǎng)在進(jìn)一步測試后發(fā)現，此時(shí)功率因數為0.94，有功功率為22.9kW，視在功率為24.4kVA?？梢?jiàn)，有功功率增加，不但沒(méi)有節電，反而費電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗，而沒(méi)有考慮線(xiàn)損和變壓器銅耗的節約。產(chǎn)生這種錯誤的關(guān)鍵在于沒(méi)有考慮功率因數提高對電流下降的影響，默認功率因數不變，從而片面夸大了變頻器的節能效果。因此，在計算節能效果時(shí)，必須用有功功率，不能用視在功率。

誤區4：變頻器輸出側不能加裝接觸器

幾乎所有變頻調速器使用說(shuō)明書(shū)都指出，變頻調速器輸出側不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說(shuō)明書(shū)就規定“切勿在輸出回路連接電磁開(kāi)關(guān)、電磁接觸器”。

廠(chǎng)家的規定是為了防止在變頻調速器有輸出時(shí)接觸器動(dòng)作。變頻器在運行中連接負載，會(huì )由于漏電流而使過(guò)電流保護回路動(dòng)作。那么，只要在變頻調速器輸出與接觸器動(dòng)作之間，加以必要的控制聯(lián)鎖，保證只有在變頻調速器無(wú)輸出時(shí)，接觸器才能動(dòng)作，變頻調速器輸出側就可以加裝接觸器。這種方案對于只有1臺變頻調速器，2臺電動(dòng)機(1臺電動(dòng)機運行，1臺電動(dòng)機備用)的場(chǎng)合，具有重要的意義。當運行的電動(dòng)機出現故障時(shí)，可以很方便地將變頻器切換到備用電動(dòng)機，經(jīng)過(guò)延時(shí)使變頻器運行，實(shí)現備用電動(dòng)機自動(dòng)投入變頻運行。并且還可以很方便地實(shí)現2臺電動(dòng)機的互為備用。

誤區5：通用電動(dòng)機只能在其額定轉速以下采用變頻調速器降速運行

經(jīng)典理論認為，通用電動(dòng)機頻率上限為55Hz。這是因為當電動(dòng)機轉速需要調到額定轉速以上運行時(shí)，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時(shí)，若仍按恒轉矩原則控制，則定子電壓將升高超過(guò)額定電壓。那么，當調速范圍高于額定轉速時(shí),須保持定子電壓為額定電壓不變。這時(shí)，隨著(zhù)轉速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉矩將減小，機械特性變軟，電動(dòng)機的過(guò)載能力大幅度減少。

由此可見(jiàn)，通用電動(dòng)機頻率上限為55Hz是有前提條件的：

1、定子電壓不能超過(guò)額定電壓；

2、電動(dòng)機在額定功率運行；

3、恒轉矩負載。

上述情況下，理論和試驗證明，若頻率超過(guò)55Hz，將使電動(dòng)機轉矩變小，機械特性變軟，過(guò)載能力下降，鐵耗急增，發(fā)熱嚴重。

筆者認為，電動(dòng)機實(shí)際運行狀況表明，通用電動(dòng)機可以通過(guò)變頻調速器進(jìn)行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動(dòng)機拖動(dòng)的負載來(lái)決定的。首先，要弄清負荷率是多少?其次，要搞清楚負載特性，根據負載的具體情況，進(jìn)行推算。簡(jiǎn)單分析如下：

1、事實(shí)上，對于380V通用電動(dòng)機，定子電壓超過(guò)額定電壓10%長(cháng)期運行是可以的，對電動(dòng)機絕緣及壽命沒(méi)有影響。定子電壓提高，轉矩顯著(zhù)增大，定子電流減少，繞組溫度下降。

2、電動(dòng)機負荷率通常為50%～60%

一般情況下，工業(yè)用電動(dòng)機通常在50%～60%額定功率下工作。經(jīng)推算，電動(dòng)機輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時(shí)，定子電流下降26.4%，此時(shí)，即使是恒轉矩控制，采用變頻調速器提高電動(dòng)機轉速20%，定子電流也不但不會(huì )上升，反而會(huì )下降。盡管提高頻率后，電動(dòng)機鐵耗急增，但由其產(chǎn)生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動(dòng)機繞組溫度也將明顯下降。

3、負載特性各種各樣

電動(dòng)機拖動(dòng)系統是為負載服務(wù)的，不同的負載，機械特性不同。電動(dòng)機在提速后必須滿(mǎn)足負載機械特性的要求。經(jīng)推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時(shí)的允許最高運行頻率(fmax)與負荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對恒功率負載，通用電動(dòng)機的允許最高工作頻率主要受電動(dòng)機轉子和轉軸的機械強度限制，筆者認為一般限制在100Hz以?xún)葹橐恕?/p>

誤區6：忽視變頻器的自身特點(diǎn)

變頻調速器的調試工作一般由經(jīng)銷(xiāo)廠(chǎng)家來(lái)完成，不會(huì )出現什么問(wèn)題。變頻調速器的安裝工作較簡(jiǎn)單，一般由用戶(hù)來(lái)完成。一些用戶(hù)不認真閱讀變頻調速器的使用說(shuō)明書(shū)，不嚴格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工，忽視變頻器自身特點(diǎn),將其等同于一般電氣器件,憑想當然和經(jīng)驗辦事，為故障和事故埋下了隱患。

根據變頻調速器的使用說(shuō)明書(shū)的要求，接到電動(dòng)機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設。截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線(xiàn)段盡可能短，電纜長(cháng)度不宜超過(guò)一定的距離（一般為50m）