關(guān)于變頻器輸出端連接開(kāi)關(guān)的探討

《拙見(jiàn)》一文指出：“變頻器輸出端不允許接開(kāi)關(guān)來(lái)控制電機停車(chē)、運轉和正反轉”，這個(gè)問(wèn)題確實(shí)是變頻器應用人員應該慎重考慮與解決的。一般說(shuō)來(lái)，變頻器的使用手冊和相關(guān)的技術(shù)資料中均不推薦、不建議在三相電源與變頻器之間、變頻器與電動(dòng)機之間使用接觸器等電器開(kāi)關(guān)，如果使用，則應在設計電路時(shí)給以充分考慮，采取必要的技術(shù)措施，保證系統能夠長(cháng)期安全運行。但這并不是說(shuō)這些位置絕對不能使用電器開(kāi)關(guān)．多個(gè)出版社出版的由資深專(zhuān)家編撰的關(guān)于變頻器應用的資料書(shū)籍以及變頻器生產(chǎn)廠(chǎng)家推薦的應用圖集中。都可看到變頻器輸出端連接接觸器來(lái)切換電動(dòng)機運行的實(shí)例，況且楊德印先生的《變頻器實(shí)用技術(shù)問(wèn)答(六)》(以下稱(chēng)為《正反轉》)原文是在切斷變頻器輸出后才使相關(guān)接觸器主觸頭斷開(kāi)的，并不會(huì )出現陶波先生分析的那樣“開(kāi)斷是一種電流過(guò)渡過(guò)程，在這一過(guò)程瞬間會(huì )產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓”，“理論計算瞬間會(huì )產(chǎn)生1萬(wàn)伏電壓”。達到“足以擊穿模塊”的程度。因此得出結論《正反轉》原文方案是不可行的。
筆者分析如下：

1．《正反轉》原文電路方案分析

欲使電動(dòng)機正轉，按一下原附圖中的正轉按鈕SB1．中間繼電器：KA1動(dòng)作吸合，并經(jīng)觸點(diǎn)KA1-1自保持；KA1的觸點(diǎn)KA1-4接通變頻器的FWD和COM端，使變頻器啟動(dòng)，其U、V、W端有電壓輸出；KA1的觸點(diǎn)KA1-3使時(shí)間繼電器KT的線(xiàn)圈得電。待其延時(shí)閉合接點(diǎn)KT1-2閉合后，接觸器KM1線(xiàn)圈得電吸合并自保持。這時(shí)接觸器KM1的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機開(kāi)始正向運轉。如果需要反轉運行。按一下停機按鈕SB3(這是反轉前必須進(jìn)行的操作)，這時(shí)中間繼電器KA1釋放，其觸點(diǎn)之一KA1-4斷開(kāi)。向變頻器發(fā)出停機指令，變頻器可在1ms時(shí)間內關(guān)閉其輸出端。這種說(shuō)法的依據是什么呢?我們知道，所有變頻器的輸出電壓，都是經(jīng)過(guò)脈寬調制后的系列脈沖波，這個(gè)系列脈沖波的載頻可以通過(guò)變頻器的“載波頻率”參數進(jìn)行設置．通常其調整范圍為3kHz～15kHz，現按10kHz計算。則變頻器輸出波形的載波周期為0.1ms，亦即變頻器可在接收到停機指令0.1ms時(shí)間內關(guān)閉其輸出電壓。而正轉交流接觸器KM1主觸點(diǎn)的釋放要晚幾十毫秒．即中間繼電器KA1的觸點(diǎn)KA1-3斷開(kāi)時(shí)間繼電器KT線(xiàn)圈供電．KT的觸點(diǎn)KT1-2斷開(kāi)接觸器KM1線(xiàn)圈供電，之后接觸器的主觸點(diǎn)才能斷開(kāi)，顯然需要若干毫秒的時(shí)間，這樣就不會(huì )出現《拙見(jiàn)》一文分析的那樣“瞬間會(huì )產(chǎn)生1萬(wàn)伏電壓”，并“足以擊穿模塊”．因為接觸器KM1主觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)變頻器的輸出端已無(wú)電壓輸出。

《正反轉》原文電路的其他工作過(guò)程分析因與本文討論的主題無(wú)關(guān)，此處從略。

2．《拙見(jiàn)》一文公式引用不當

《拙見(jiàn)》一文引用高等教育出版社《電路》一書(shū)中的公式來(lái)佐證瞬態(tài)高壓的產(chǎn)生，并拿這個(gè)高壓去“擊穿模塊”．似有鞭長(cháng)莫及之嫌。假如在變頻器有正常輸出的情況下用接觸器切斷變頻器與電動(dòng)機之間的連接，確實(shí)會(huì )產(chǎn)生一定的高壓，但這個(gè)高壓是由斷開(kāi)的接觸器主觸點(diǎn)承受的，并不會(huì )去“擊穿模塊”。況且計算時(shí)引用的數據未經(jīng)嚴密考證，計算結果未必可信。另外，如果變頻器輸出端與電動(dòng)機之間的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)能使模塊擊穿，那么變頻器的逆變元件IGBT管工作時(shí)始終以載波頻率導通與截止。會(huì )不會(huì )遭到“擊穿”的厄運呢?IGBT管從導通到截止與接觸器主觸點(diǎn)由閉合到斷開(kāi)所產(chǎn)生的后果有多大區別呢?因此，《拙見(jiàn)》一文提出的觀(guān)點(diǎn)并不成立。

3．一個(gè)應用實(shí)例

圖1是成都森蘭變頻器制造有限公司SB12系列變頻器使用手冊中推薦的一個(gè)應用電路，下面摘錄的是使用手冊中關(guān)于這個(gè)電路工作過(guò)程的說(shuō)明。

SB12S變頻器一拖多(一拖多即用一臺變頻器拖動(dòng)多臺電動(dòng)機——摘者注)工作狀況說(shuō)明，在變頻器直接一拖多時(shí)(如圖2一拖3)，一拖多擴展單元接收1K1輸出的高電平信號，K11閉合，1號電動(dòng)機首先變頻啟動(dòng)，當變頻器運行到切換頻率上限時(shí)，如果壓力低于設定壓力(使用手冊介紹的是在恒壓供水中的應用——摘者注)，該電動(dòng)機由變頻切換到工頻(K11斷開(kāi)，K12閉合)，同時(shí)變頻器輸出頻率迅速下降到0，如果壓力仍低于設定壓力，K21閉合，變頻起動(dòng)下一個(gè)電動(dòng)機，如果壓力始終低于設定壓力。將2號電動(dòng)機切換到工頻運行……

從以上摘錄的使用手冊片段可見(jiàn)，變頻器與電動(dòng)機之間是可以用開(kāi)關(guān)設備對電動(dòng)機進(jìn)行運行切換的，并不像陶波先生分析的那樣瞬態(tài)高壓會(huì )擊穿模塊。用一句通俗的話(huà)來(lái)說(shuō)，在有電感接入的串聯(lián)電路中，誰(shuí)將電路斷開(kāi)。誰(shuí)就將承受斷開(kāi)時(shí)電感產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓。在本文討論的電路中，承受瞬態(tài)高壓的是接觸器的主觸點(diǎn)。而不是變頻器的功率模塊。