变频器的选型与接线

变频器的选型与接线
2024年09月21日 09:36 暖通南社

在容量适配的情况下,变频器的额定电流应该大于或等于对应的电动机的额定电流,但实际情况并不完全如此。一般来说,2极和4极电动机的额定电流都小于变频器的额定电流,但6极以上的额定电流往往比同容量变频器的额定电流大。

(一)变频器的容量与电动机特性

变频器的容量与电动机特性的关系如下图所示。

(二)电动机工况与变频器的选择

1.电动机的温升

电动机在运行时,存在着铜损、铁损以及机械损耗等各种功率的损失,这些损耗功率者腰转化为热能,使电动机的温度上升。温度太高了就会破坏电动机的各部分绝缘,使电动机烧坏。

2.连续不变负载的变频器选择

所谓连续不变负载是指负载是连续运行的,在运行过程中,负载的转矩大小基本不变,如下图a所示。电动机在拖动这类负载时,温升能达到稳定的温升,因此这类负载在选择变频器时原则上只需使变频器的配用电动机容量不小于电动机的实际容量即可。此类负载有:带式输送机、风机、水泵等。

3.连续变动负载的变频器选择

负载是连续运行的,但负载的轻重却是经常变动的。当电动机拖动这类负载时,其温升将随着负载转矩的轻重而变化(见下图b)。选择变频器的原则是:只要电动机的温升不超过额定温升,允许短时过载。

4.断续负载的变频器选择

时开时停的负载,开的时候电动机的温升达不到稳定温升,停的时候电动机的温升也降不到O,如下图c所示。对于这类负载,选择电动机容量的基本原则与连续变动负载一样。

5.短时负载

负载运行时间很短,而停止时间很长,运行时温升达不到稳定温升,停止时温升能下降为O。如三峡水电站的船闸的闸门电动机。这类负载在选择变频器时不考虑电动机温升,主要考虑电动机的过载能力即可。

(三)一台变频器带多台电动机

1.多台电动机同时起动和运行

如果所有电动机都同时起动,并且同时升速、降速(见下图),变频器的容量可以按下列公式计算:

即变频器的额定电流大于1.05-1.1倍的各电动机额定电流之和。

2.多台电动机分别起动

如果各电动机分别起动,则当第一台电动机变频起动并以一定频率运行时,其他电动机只能在该频率下直接起动,这时需要考虑的因素有:

1)变频器必须有能够承受各电动机直接起动时的起动电流。

2)由于起动电流持续的时间很短,一般不超过1min,因此变频器的过载能力可以考虑进去。故变频器容量选择按如下公式计算:

式中:

I—电动机起动电流(为额定电流的5-7 倍);

K—安全系数。如后起动电动机都从停止状态起动时,k1=1.2;如后起动电机有可能从自由制动状态下重新起动时,k1=1.5-2;

K—变频器的过载能力。

多台电动机分别起、制动如下图所示。

变频器的接线方法图解:

变频器工作原理:主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

要想弄清楚变频器如何接线,先要搞明白变频器是什么东西,变频器是一种电机调速装置,它会输出不同的电压和频率来改变电机的速度,从这个作用而言,它是一个可变的交流电源而已,可以收到命令控制的大功率电源,而功率大的电源,本质都是一种变电技术,都需要供给大功率的输入电源,因此需要所谓的主回路电路;而这个电源要输出什么样的电压和频率,是通过人或者人指挥的其他设备来控制的,这样需要控制回路电路。

从上图可以看出,变频器的结构是,先把工频电源,整流成直流,逆变成可变电压和频率的电源来带动电机,任何变频器都一样,只要接对主回路和控制回路就好了。

下面来用图解教大家快速掌握简单的变频器接线方法!

上图是一副变频器接线图。在变频器的安装中,有一些问题是需要注意的。例如变频器本身有较强的电磁干扰,会干扰一些设备的工作,因此可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。又或变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等。

变频器接线方法:

一、主电路的接线

1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上,一定不能接到变频器输出端(U、V、W)上,否则将损坏变频器。接线后,零碎线头必须清除干净,零碎线头可能造成异常,失灵和故障,必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时,要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。

2、在端子+,PR间,不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西,或绝对不要短路。

3、电磁波干扰,变频器输入/输出(主回路)包含有谐波成分,可能干扰变频器附近的通讯设备。因此,安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器,使干扰降到最小。

4、长距离布线时,由于受到布线的寄生电容充电电流的影响,会使快速响应电流限制功能降低,接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此,最大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时,要把Pr.156设为1。

5、在变频器输出侧不要安装电力电容器,浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。

6、为使电压降在2%以内,应使用适当型号的导线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时,特别是低频率输出情况下,会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。

7、运行后,改变接线的操作,必须在电源切断10min以上,用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内,电容上仍然有危险的高压电。

二、控制电路的接线

变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。

1、控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线,而且必须与主回路,强电回路(含200V继电器程序回路)分开布线。

2、由于控制电路的频率输入信号是微小电流,所以在接点输入的场合,为了防止接触不良,微小信号接点应使用两个并联的节点或使用双生接点。

3、控制回路的接线一般选用0.3~0.75平方米的电缆。

三、地线的接线

1、由于在变频器内有漏电流,为了防止触电,变频器和电机必须接地。

2、变频器接地用专用接地端子。接地线的连接,要使用镀锡处理的压接端子。拧紧螺丝时,注意不要将螺丝扣弄坏。

3、镀锡中不含铅。

4、接地电缆尽量用粗的线径,必须等于或大于规定标准,接地点尽量靠近变频器,接地线越短越好。

变频器接线注意:

1、变频器本身有较强的电磁干扰,会干扰一些设备的工作,因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。

2、变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等。

3、在购买变频器的时候都会有变频器说明书。如果没有的话,您可以上所购买的品牌的官方网站上去下载。变频器说明书上面的内容相当详细,包括产品介绍、工作原理、安装调试等等。

变频器使用注意事项:

变频器的故障率随温度升高而成指数的上升,使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度,变频器平均使用寿命减半。

在变频器工作时,流过变频器的电流是很大的,变频器产生的热量也是非常大的,不能忽视其发热所产生的影响。通常,变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少,可以用以下公式估算:

发热量的近似值= 变频器容量(KW)×55 [W]

在这里,如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s)。

如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器,并且也在柜子里面,这时发热量会更大一些。电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。

这时可以用估算:变频器容量(KW)×60 [W]

如果有制动电阻的话,因为制动电阻的散热量很大,因此最好安装位置最好和变频器隔离开,如装在柜子上面或旁边等。

怎样降低控制柜内的发热量?

当变频器安装在控制机柜中时,要考虑变频器发热值的问题。

根据机柜内产生热量值的增加,要适当地增加机柜的尺寸。因此,要使控制机柜的尺寸尽量减小,就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。

如果在变频器安装时,把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面,将会使变频器有70%的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量,所以对大容量变频器更加有效。

还可以用隔离板把本体和散热器隔开,使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。

关于冷却风扇:

一般功率稍微大一点的变频器,都带有冷却风扇。

建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。

进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。

注意控制柜和变频器上的风扇都是要的,不能谁替代谁。

有些盘厂习惯了配电盘不用安装冷却风扇,要更新观念。

海拔高度对变频器选型的影响:

在海拔高于1000m的地方,因为空气密度降低,因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。

理论上变频器也应考虑降容,每1000m降低5%。

由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大, 所以也要看具体应用。

比方说在1500m的地方,但是周期性负载或短时运行的负载,如电梯,就不必要降容。

制动:

当电机的转速高于同步速,这时电能从电机侧流到变频器侧(或供电电源侧),这时电机处于发电机运行状态。

负载的能量分为动能和势能. 动能(由速度和重量确定其大小)随着物体的运动而累积。当动能减为零时,该事物就处在停止状态。

机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和势能消耗掉。

能耗制动:

制动时,有一部分能量通过电机的定子和转子以发热的形式消耗掉。

另一部分能量将返回到变频器直流母线侧,向电容充电,使直流侧的电压升高。这些能量可以通过变频器本身的发热消耗,如果不够的化,还需要经过制动单元由制动电阻放电发热消耗。

制动单元的作用是用来控制制动电阻的导通。制动电阻并不是永远有效,只有当直流母线电压上升到某一定值,与其串联的制动单元导通,电容才通过制动电阻放电。

制动电阻:

制动电阻的瞬时放电功率,即制动功率=Vdc**2/Rb。制动电阻的阻值越小,放电电流越大,瞬时制动功率越大。该阻值不能小于规定值。

制动电阻的额定功率指其平均耐受功率,其瞬间功率要大于额定功率。

严格意义上讲,制动电阻的阻值和额定功率,须通过计算获得。

实际上经常通过估算得到。

一般变频器样本上的制动电阻通常功率很小,做一般辅助用。若用在起重场合需要重新计算。

回馈制动:

制动产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉,而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”,即回馈制动。

在实际中,这种应用需要"能量回馈单元"选件。

直流制动:

减速时,变频器对电机定子注入直流电,通过电机的发热来消耗能量, 改善制动效果。

直流制动也可以用于使电机在零速时停的稳一点,防止受外力作用而使电机转动。

直流制动可通过频率判断自动诸如或通过逻辑端子强迫输入。

要注意制动时间和电压不要设的太大,防止电机过热。

开关频率对选型的影响:

变频器的发热主要来自于IGBT,IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。

开关频率高时自然变频器的发热量就变大了,有的厂家宣称降低开关频率可以扩容。

变频器与电动机距离较远时的注意事项:

变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。

变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

并联电机运行:

变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。

如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器,以及增加线路电抗器。

另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机侧加保护装置来实现保护。

特殊使用环境:

对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。

变频器用于变极/多速电机:

变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。

在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。

驱动滑差电机:

变频器驱动绕线转子异步电动机时,大多是利用已有的电动机。将转子绕组的滑环短接,然后用变频器驱动。

绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机定子绕组的阻抗小。因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。

一般绕线电动机多用于飞轮力矩转动惯量较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。

对于波动比较大的负载:

对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下,如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话,有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。

因此,应了解工频运行情况,选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。

驱动潜水泵电机:

潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大,而且很多是要求恒转矩驱动。

所以选择变频器时,其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。

当变频器控制罗茨风机或特种风机时,由于其起动电流很大,所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

财经自媒体联盟更多自媒体作者

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部