談變頻器使用的體會-建筑電氣2010.4

談變頻器使用的體會
鄒 軍(廣州市設(shè)計院，廣州市 510620)
Discussion on the Experience in ApplicationofFrequency Converters
ZouJun(Guangzhou Design Institute，Guangzhou 510620，China)
Abstract The operating principles and energy— 加在電機端子上，電機的輸出效果就基本相同。
saving principles ofthe frequency converters．a(chǎn)s well as 根據(jù)這一原理，可將正弦半波分成n等份．則
the usageoccasions andnoteworthy problems offrequency 正弦半波可看成是由，1個彼此相連的脈沖序列組
converters are introduced．The applications between 成。因正弦半波的弧度為1r，故每份脈沖的寬度為
frequency convertersand soft starters alecompared．
訂／n。用這一系列幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變
Key words Frequency converter Energy—saving
化、而和對應(yīng)的正弦波部分面積相等的矩形脈沖電
Frequency load Harmonic
壓來代替正弦波電壓(見圖2)。電機的輸出效果
基本相同。
摘要介紹了變頻器的工作原理、節(jié)能原理、
使用場合，以及使用中應(yīng)注意的問題。比較了變頻器 f(t)
與軟啟動器的使用。
關(guān)鍵詞 變頻器 節(jié)能 頻率 負(fù)載諧波
(a)矩形 (b)三角形 (C)正弦波形
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展．變頻技術(shù)得到了 (a)Rectangle (b)Tfiande (c)Sinewave
圖1三種電壓脈沖
飛速發(fā)展，變頻器價格的降低．使用壽命的延長，維
Fig．1 Three kindsof voltagepulses
修的方便．使得變頻技術(shù)廣泛應(yīng)用在空調(diào)系統(tǒng)的冷凍 撼
水泵、冷卻水泵、空調(diào)末端風(fēng)機中。目前。國內(nèi)不少
專門研究空調(diào)節(jié)電的公司．其主要節(jié)電技術(shù)是變頻調(diào)
j；j i} 一面J
速。在民用建筑中，生活水泵、電梯普遍采用變頻技
{{}j i}l寬度為，／以
術(shù)，實際工程設(shè)計中也越來越多地使用變頻器。下面
筆者結(jié)合工程設(shè)計．分析變頻器的工作原理及使用中 一黼黼障罄 相等，
弦規(guī)律變化
應(yīng)注意的問題。
1變頻器工作原理
一般工程中使用的變頻器都是交一直～交型變
2變頻調(diào)速及節(jié)能原理
頻器。其工作原理是：將工頻50Hz的正弦交流電
通過二極管或晶閘管整流為直流電．再將直流電逆 異步電動機的轉(zhuǎn)速：
變?yōu)楦鞣N頻率的交流電。變頻器的理論依據(jù)是自控 n=60f(1一s)／p
原理中的“面積等效原理”：“沖量(即窄脈沖的面 式中：廠——電網(wǎng)頻率；
積)相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的同～ s——電動機轉(zhuǎn)差率：
環(huán)節(jié)上，其效果基本相同?！眻D1的三種電壓脈沖 P——電動機定子繞組的極對數(shù)。
分別為：①矩形；②三角形；③正弦波形。只要這 由上式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率廠成正比。只要改變
三種電壓波形對應(yīng)的面積相等．分別將這三種波形 頻率．廠即可改變電動機的轉(zhuǎn)速。因為變頻器能改變輸
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2131口年第4期』ELECTRICITY
出電壓的頻率廠'所以變頻器最顯著的特點就是能調(diào) 母線電壓升高。變頻器通過制動電阻將這些多余的能
速，這是效率最高的一種調(diào)速方式。由于離心風(fēng)機、 量以熱能的形式消耗掉．或通過能量反饋裝置將這些
離心泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的功率消耗與轉(zhuǎn)速的立方成正 能量轉(zhuǎn)換成交流電，反饋回電網(wǎng)。如果變頻器母線上
比，例如變頻器運行在30 Hz時．其功率消耗只有額 的電壓在很短時間內(nèi)急劇升高而來不及將這部分能量
定功率的(30／50)3=21．6％。所以變頻器用于離心 消耗或轉(zhuǎn)化．就可能擊穿變頻器內(nèi)部的穩(wěn)壓儲能電
風(fēng)機、離心泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載時。節(jié)能效果顯著。 容．造成嚴(yán)重事故。所以，如果電機運行在電磁制動
狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)．應(yīng)采用進線接觸器方式．以便在變
3變頻器使用場合
頻器母線電壓升高到一定值時．故障觸點控制進線接
a． 民用建筑有大量的離心風(fēng)機、離心泵。如冷 觸器斷開．以使得變頻器主回路失電．從而保護變頻
凍水泵、冷卻水泵、風(fēng)機、生活水泵等，為了達到節(jié) 器和主電路。采用進線接觸器．控制線路比較復(fù)雜。
能的目的，可采用變頻器。 接線形式Ⅱ．適用于變轉(zhuǎn)矩類負(fù)載．如民用建筑
b．生產(chǎn)工藝要求高精度控制．可采用變頻器。 的冷凍水泵、冷卻水泵、風(fēng)機、生活水泵等，負(fù)載不
c．用于對同步運行和動態(tài)性有很高要求的場 會運行在發(fā)電狀態(tài)及電磁制動狀態(tài)。從實際應(yīng)用的角
合，如造紙、軋鋼應(yīng)用中的聯(lián)軸傳動，兩臺或多臺電 度，接觸器建議安裝在出線側(cè)，或者可不用。采用出
機驅(qū)動同一個負(fù)載．可采用變頻器。 線接觸器，控制線路比較簡單。
d．其他特殊場合．如避免水錘效應(yīng)。水錘效應(yīng)
5變頻器使用中應(yīng)注意的問題
是泵類負(fù)載在突然斷電時．管道中的液體由于水流的
慣性，產(chǎn)生水流沖擊波。筆者曾在設(shè)計某項目時遇到 5．1 應(yīng)注意變頻器散熱問題
此問題．解決辦法是生活水泵控制采用變頻器，在設(shè) 變頻器對散熱有較高的要求．其故障率隨溫度
定時．讓變頻器按減速曲線停機．在電機完全停止后 升高而上升．使用壽命隨溫度升高而下降。變頻器內(nèi)
再斷開主電路．可避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。 部裝有冷卻風(fēng)扇．為了使冷卻循環(huán)效果良好．必須
將變頻器垂直安裝．空氣從下向上流通。如將多臺變
4幾種典型變頻器接線形式的比較
頻器安裝在同一控制箱內(nèi)．為減少相互熱影響，建議
一般來說．
橫向并列安裝。在實際使用中．應(yīng)定期檢查變頻器的
開關(guān) 變頻器的接線形 冷卻風(fēng)扇．冷卻風(fēng)扇運行最好由溫度控制．或與變
式主要區(qū)別在接 頻器工作聯(lián)動。
器
觸器的連接上． 5．2應(yīng)注意變頻器的諧波干擾問題
器
分接在進線側(cè)或 變頻器采用PWM(脈寬調(diào)制)控制方式．使得
接在出線側(cè)兩種 變頻器運行時在電源側(cè)產(chǎn)生諧波電流．使電壓、電流
形式(見圖3)。 波形畸變．引發(fā)電能質(zhì)量問題，干擾其它電子設(shè)備的
接觸器受變頻器 正常工作。通常在變頻器輸入側(cè)加裝濾波電抗器．以
機 故障觸點控制． 降低諧波分量．
(a)接線形式I (b)接線形式II 當(dāng)發(fā)生故障時． 5．3變頻器至電機超長距離的補償措施
(a)Wiringmode I (b)Wiringmode lI 變頻器故障觸點 由于變頻器輸出電壓是矩形脈沖．dⅡ，dz非常
圖3變頻器接線形式 控制接觸器斷 大；電纜存在電抗值Z和對地電容C．所以變頻器
Fig．3 Wiring modes for 開．從而保護變 的輸出會產(chǎn)生過電壓。變頻器輸出過電壓計算公
frequencyeonverter
頻器。 式為：U=ZCdu／dt，可見，電機電纜越長．電纜電
接線形式I。適用于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，如起重類設(shè) 抗值Z和分布電容C越大，過電壓也就越大。電機電
備、傳送帶、多軸傳動等，電機長期運行在電磁制動 纜如果采用屏蔽電纜或鎧裝電纜．因此類電纜分布電
狀態(tài)或使電機運行在發(fā)電狀態(tài)。在這兩種情況下，會 容比普通電纜大，所以過電壓會更大。一般變頻器輸
有大量的能量反饋到變頻器的直流母線上．使得直流 出電纜超過50 In就應(yīng)采取補償措施．在變頻器輸入
12
I二■氫童■幽
ARCMl00型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

在《建筑電氣》2010年第4期的文章中，作者詳細(xì)分享了關(guān)于變頻器在建筑電氣領(lǐng)域的實際應(yīng)用與使用體會。文章可能探討了以下幾個方面： 1. 變頻器的基本原理和工作原理：解釋了變頻器如何通過改變交流電機供電頻率來調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同負(fù)載需求及節(jié)能目標(biāo)。 2. 在建筑環(huán)境中的應(yīng)用實例：可能會列舉變頻器在空調(diào)、電梯、水泵、照明設(shè)備等建筑機電系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，闡述其在提高能效、降低運營成本以及提供更舒適室內(nèi)環(huán)境等方面的重要作用。 3. 使用過程中遇到的問題與解決方案：分析了在安裝、調(diào)試、運行維護等環(huán)節(jié)中可能遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)，如選型誤區(qū)、參數(shù)設(shè)置、故障排除等方面的實踐經(jīng)驗，并提出了相應(yīng)的解決策略。 4. 節(jié)能效益與經(jīng)濟效益分析：通過對比傳統(tǒng)固定頻率控制方式與變頻器控制下的能耗數(shù)據(jù)，說明了采用變頻技術(shù)對于建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能效果及其所帶來的經(jīng)濟效益。 5. 技術(shù)發(fā)展趨勢與展望：針對當(dāng)時行業(yè)的發(fā)展趨勢，討論了新型高效、智能型變頻器的研發(fā)進展以及未來在建筑電氣領(lǐng)域應(yīng)用的可能性和前景。 總之，《談變頻器使用的體會-建筑電氣2010.4》是一篇結(jié)合理論與實踐的應(yīng)用經(jīng)驗分享，旨在為讀者提供深入理解變頻器在現(xiàn)代建筑電氣工程中應(yīng)用價值及其重要性的參考。