
變頻器兩大致命因素
導致變頻器損壞的原因很多,主要分為兩類:一類為是由于變頻器內部電子、電力元件自身原因引起的損壞;另一類是由于外部環境、人為因素和運行參數設定不當引起的損壞。
一、環境原因
變頻器主要是電力電子器件的裝置,工作環境是非常重要的,因此對安裝環境的溫度、濕度、粉塵含量、腐蝕性等因素要求較高。
1. 環境溫度
由于變頻器集成度高,整體結構緊湊,內含大功率電力電子元件,自身散熱量較大.變頻器與其他電子設備一樣,對周圍環境溫度有一定的要求,一般要求在“0~40℃”的環境下運行。
變頻器內部的大功率電子器件,極易受到工作溫度的影響,為了保證變頻器工作的安全性和可靠性,盡量將環境溫度控制在40℃以下;超過50℃時,變頻器應該降額使用。如環境溫度太高且溫度變化大時,變頻器的絕緣性會大大降低,影響變頻器的壽命,長期在高溫下使用,變頻器的壽命將大幅縮短。
變頻器長期在高溫環境下運行,容易使元器件的擊穿燒毀,特別是大功率器件,如逆變模塊。
大量粉塵附著在電路板、電子器件表面,會改變電路特性,影響器件散熱,使變頻器未在設計參數下工作,久而久之,變頻器就會出現工作異常,甚至炸機。粉塵多的場合(水泥廠,面粉廠等),建議將變頻器裝入防護柜,加防塵罩,定期清理通風通道,清理變頻器內部粉塵。
3. 運行環境腐蝕性太強
很多化工廠生產的產品具有一定腐蝕性,具有腐蝕性的氣體、液體進入變頻器,會對電路板和電子元器件產生腐蝕作用,從而改變特性,加速其老化,變頻器的壽命急劇縮短。
4. 運行環境潮濕
一些化工廠,水廠,漏天設備環境潮濕,變頻工作在潮濕的環境中,會使內部金屬部件生銹,使電路特性改變,嚴重會發生短路故障。
二、人為因素和運行參數原因
1. 接線錯誤
直流母線“N”與接地“PE”控制線
2. 未正確接地
變頻器“PE”端沒有正確接入大地,導致變頻器偶爾受干擾或出現故障,機殼帶電或受瞬間高電壓(如電網波動,雷擊等)炸機。
3. 螺絲未擰緊
變頻器大功率部件由于通過的電流大,螺絲一定要擰緊,螺絲松動會造成接觸電阻增大,發熱量高,甚至產生電弧,會造成接觸部位燒壞,輸出電流不穩定,久而久之,就會損壞變頻器。
4. 電力配線與布置不合理
電力布線不合理,會產生各種干擾,使變頻器誤動作,影響變頻器的正常運行。
5. 加減速時間設置過短
變頻器加減速時間應根據負載情況合理設置,如果設置過短,會導致起動電流過大發生跳閘,或者燒壞模塊,對于那些頻繁起動的負載更是如此。
在大慣量負載,如離心風機、離心攪拌機等,如果設置的減速時間太短,電機處于發電狀態使直流母線電壓過高而損壞變頻器。
6. 合理設置載波頻率
當載波頻率低時,來自電機的載波噪音雖然會增大,但是泄漏到大地的電流會減小,此時電機損耗增加,電機溫升增加,但變頻器本身的溫升會減小。當載波頻率高時,雖然電機噪聲會減小,電機損耗降低,電機溫升減小,但變頻器損耗增加,變頻器溫升增加,干擾增加。
7. 合理設置轉矩補償
正確設置轉矩補償類型:直線型、平方型補償。
合理設置補償值。
變頻器維護與檢查
變頻器在長期運行中,由于溫度、濕度、灰塵、震動等使用環境影響,內部元器件會發生變化或老化,為了確保變頻器的正常運行,必須進行維護檢查,更換老化的元器件。
一、維護注意事項
1、只有受過專業訓練的人才能拆卸變頻器并進行維修和元器件更換;
2、維修變頻器后不要將金屬等導電物遺漏在變頻器內,否則有可能造成變頻器損壞;
3、進行維修檢查前,為防止觸電危險,請首先確認以下幾項:
①變頻器已切斷電源;
②主控制板充電指示燈熄滅;
③用萬用表等確認直流母線間的電壓已降到安全電壓(DC 36V以下)。
4、對長期不使用的變頻器,通電時應使用調壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓直至額定電壓,否則有觸電和爆炸危險。
二、日常檢查與維護
為了保證變頻器長期可靠地運行,一方面要嚴格按照使用手冊規定的使用方法安裝、操作變頻器;另一方面要認真做好變頻器的日常檢查與維護工作。
變頻器日常維護的項目有:
1、變頻器的運行參數是否在規定的范圍內,電源電壓是否正常?
2、變頻器的操作板面顯示是否正常,儀表指示是否正確,是否有震動、震蕩等現象?
3、冷卻風扇部分是否運轉正常,有無異常聲音?
4、變頻器和電動機是否有異常噪音、異常震動及過熱的跡象?
5、變頻器及引出電纜是否有過熱、變色、變形、異味、噪音等異常情況?
6、變頻器的周圍環境是否符合標準規范,溫度和濕度是否正常?
三、定期檢查
用戶根據使用環境情況,每3-6個月對變頻器進行一次定期檢查,在定期檢查時,先停止運行,切斷電源,再打開機殼進行檢查。
但必須注意,即使切斷了電源,主電路直流部份濾波電容放電也需要時間,需帶充電指示燈熄滅后,用萬用表等測量,確認直流電壓已降到安全電壓(DC 25V一下)后,在進行檢查。
定期檢查項目有:
1、輸入、輸出端子和銅排是否過熱、變色、變形?
2、控制回路端子螺釘是否松動,用螺釘旋具擰緊?
3、輸入R、S、T與輸入U、V、W端子座是否有損傷?
4、R、S、T和U、V、W與銅排鏈接是否牢固?
5、主回路和控制回路端子絕緣是否滿足要求?
6、電力電纜和控制電纜有無損傷和老化變色?
7、污損的地方,用抹布沾上中性化學劑擦拭;用吸塵器吸去電路板、散熱器、風道上的粉塵,保持變頻器散熱性能良好。
8、對長期不使用的變頻器,應進行充電試驗,以使變頻器主回路的電解電器的特性得以恢復。充電時,應使用調壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓直至額定電壓,通電時間應在2H以上,可以不帶負載,充電試驗至少每年一次。
9、變頻器的絕緣測試:首先全部拆開變頻器與外部電路和電動機的連接線,用導線可靠鏈接主回路端子R、S、T、P1、P+、DB、N、U、V、W,用DC 500W絕緣電阻表對短接線和PE端子測試,顯示5MΩ以上,就屬正常;不要對控制回路進行絕緣測試,否則有可能造成變頻器損壞。
變頻器的作用?有哪些功能?
變頻器的作用功能:
1、變頻器的作用主要是調整電機的功率、實現電機的變速運行,以達到省電的目的。
2、同時變頻器的作用可以降低電力線路電壓波動,因為電壓下降將會導致同一供電網絡中的電壓敏感設備故障跳閘或工作異常。
3、采用了變頻器后,變頻器的作用能在零頻零壓時逐步啟動,這樣能最大程度的消除電壓下降,發揮更大的優勢。
同時變頻器的作用功能還包含以下功能:
1.可以減少對電網的沖擊,就不會造成峰谷差值過大的問題。
2.可以加速功能可控,從而按照用戶的需要進行平滑加速。
3.電機的和設備停止方式可控,使整個設備和系統更加安全,壽命也會相應增加。
4.控制電機的啟動電流,充分降低啟動電流,使電機的維護成本降低。
5.可以減少機械傳動部件的磨損,從而降低采購成本,同時可以提高系統穩定性。
6.降低了電動機啟動電流,提供更可靠的可變電壓和頻率。
變頻器是做什么用的。
變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術,得到廣泛應用。變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值,因而改變其運動磁場的周期,達到平滑控制電動機轉速的目的。變頻器的出現,使得復雜的調速控制簡單化,用變頻器+交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作,縮小了體積,降低了維修率,使傳動技術發展到新階段。
變頻器可以優化電機運行,所以也能夠起到增效節能的作用。根據全球著名變頻器生產企業ABB的測算,單單該集團全球范圍內已經生產并且安裝的變頻器每年就能夠節省1150億千瓦時電力,相應減少9,700萬噸二氧化碳排放,這已經超過芬蘭一年的二氧化碳排放量。
變頻器功能作用
變頻節能
變頻器節能主要表現在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時,除達到動力驅動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統的調速方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時,如果流量要求減小,通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。
電動機使用變頻器的作用就是為了調速,并降低啟動電流。為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學術語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對于逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相異步電動機調速用,又叫變頻調速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對波形進行整理,可以輸出標準的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15--20倍。由于變頻器設備中產生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”,故該產品本身就被命名為“inverter”,即:變頻器。
變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。一臺1.5匹的空調自身耗電算下來也有20-30W,相當于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運行,具有節電功能,是事實。但是他的前提條件是:
第一、大功率并且為風機/泵類負載;
第二、裝置本身具有節電功能(軟件支持);
這是體現節電效果的三個條件。除此之外,無所謂節不節電,沒有什么意義。如果不加前提條件的說變頻器工頻運行節能,就是夸大或是商業炒作。知道了原委,你會巧妙的利用他為你服務。一定要注意使用場合和使用條件才好正確應用,否則就是盲從、輕信而“受騙上當”。
功率因數補償節能
無功功率不但增加線損和設備的發熱,更主要的是功率因數的降低導致電網有功功率的降低,大量的無功電能消耗在線路當中,設備使用效率低下,浪費嚴重,使用變頻調速裝置后,由于變頻器內部濾波電容的作用,從而減少了無功損耗,增加了電網的有功功率。
軟啟動節能
1:電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊,而且還會對電網容量要求過高,啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大,對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節能裝置后,利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始,最大值也不超過額定電流,減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求,延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。
2:從理論上講,變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中,電動機在啟動時,電流會比額定高5-6倍的,不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統在設計時在電機選型上會留有一定的余量,電機的速度是固定不變,但在實際使用過程中,有時要以較低或者較高的速度運行,因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現電機軟啟動、補償功率因素
變頻器的過電壓集中表現在直流母線的支流電壓上。正常情況下,變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算,則平均直流電壓Ud= 1.35 U線=513V。在過電壓發生時,直流母線的儲能電容將被充電,當電壓上至760V左右時,變頻器過電壓保護動作。因此,變頻器來說,都有一個正常的工作電壓范圍,當電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器,常見的過電壓有兩類。
1、輸入交流電源過壓
這種情況是指輸入電壓超過正常范圍,一般發生在節假日負載較輕,電壓升高或降低而線路出現故障,此時最好斷開電源,檢查、處理。
2、發電類過電壓
這種情況出現的概率較高,主要是電機的同步轉速比實際轉速還高,使電動機處于發電狀態,而變頻器又沒有安裝制動單元,有兩起情況可以引起這一故障。
(1)當變頻器拖動大慣性負載時,其減速時間設的比較小,在減速過程中,變頻器輸出的速度比較快,而負載靠本身阻力減速比較慢,使負載拖動電動機的轉速比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還要高,電動機處于發電狀態,而變頻器沒有能量回饋單元,因而變頻器支流直流回路電壓升高,超出保護值,出現故障,而紙機中經常發生在干燥部分,處理這種故障可以增加再生制動單元,或者修改變頻器參數,把變頻器減速時間設的長一些。增加再生制動單元功能包括能量消耗型,并聯直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯一個制動電阻,通過檢測直流母線電壓來控制功率管的通斷。并聯直流母線吸收型使用在多電機傳動系統,這種系統往往有一臺或幾臺電機經常工作于發電狀態,產生再生能量,這些能量通過并聯母線被處于電動狀態的電機吸收。能量回饋型的變頻器網側變流器是可逆的,當有再生能量產生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網。
(2)多個電動施動同一個負載時,也可能出現這一故障,主要由于沒有負荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負載為例,當一臺電動機的實際轉速大于另一臺電動機的同步轉速時,則轉速高的電動機相當于原動機,轉速低的處于發電狀態,引起故障。在紙機經常發生在榨部及網部,處理時需加負荷分配控制。可以把處于紙機傳動速度鏈分支的變頻器特性調節軟一些。
變頻器容量的選擇
變頻器的容量直接關系到變頻調速系統的運行可靠性,因此,合理的容量將保證最優的投資。變頻器的容量選擇在實際操作中存在很多誤區,這里給出了3種基本的容量選擇方法,它們之間互為補充。
(1)從電流的角度
大多數變頻器容量可從3個角度表述:額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項,變頻器生產廠家由本國或本公司生產的標準電動機給出,或隨變頻器輸出電壓而降低,都很難確切表達變頻器的能力。
選擇變頻器時,只有變頻器的額定電流是一個反映半導體變頻裝置負載能力的關鍵量。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是,確定變頻器容量前應仔細了解設備的工藝情況及電動機參數,如潛水電泵、繞線轉子電動機的額定電流要大于普通籠型異步電動機額定電流,冶金工業常用的輥道用電動機不僅額定電流大很多,同時它允許短時處于堵轉工作狀態,且輥道傳動大多是多電動機傳動,應保證在無故障狀態下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。
(2)從效率的角度
系統效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時,系統效率才較高。從效率角度出發,在選用變頻器功率時,要注意以下幾點:
1)變頻器功率值與電動機功率值相當時最合適,以利變頻器在高的效率值下運轉;
2)在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時,則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率,但應略大于電動機的功率;
3)當電動機屬頻繁啟動、制動工作或處于重載啟動且較頻繁工作時,可選取大一級的變頻器,以利于變頻器長期、安全地運行;
4)經測試,電動機實際功率確實有富余,可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器,但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作;
5)當變頻器與電動機功率不相同時,則必須相應調整節能程序的設置,以利達到較高的節能效果。
可見:當β=50%時,η=94%;當β=100%時,η=96%。雖然β增一倍,η變化僅2%,但對中、大功率如幾百千瓦至幾千千瓦電動機而言亦是可觀的。系統效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積,只有兩者都處在較高的效率下工作時,系統效率才較高。
(3)從計算功率的角度
對于連續運轉的變頻器必須同時滿足以下3個計算公式。
1)滿足負載輸出:PCN≥PM/η。
2)滿足電動機容量:PCN≥√3kUeIe×10-3。
3)滿足電動機電流:ICN≥kIe。
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