變頻器實際應(yīng)用中的應(yīng)用誤區(qū)
某水泥廠離心風(fēng)機拖動電動機型號為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(diào)速改造前,閥門全開,通過測試發(fā)現(xiàn),電動機電流70A,只有50%負(fù)荷,功率因數(shù)為0.49,有功功率為22.6kW,視在功率為4607kVA。在采用變頻調(diào)速改造后,閥門全開,額定轉(zhuǎn)速運行時,三相電網(wǎng)平均電流為37A,從而認(rèn)為節(jié)電(70-37)÷70×100%=44.28%。這樣計算,看似合理,實質(zhì)上仍是以視在功率計算節(jié)能效果。該廠在進(jìn)一步測試后發(fā)現(xiàn),此時功率因數(shù)為0.94,有功功率為22.9kW,視在功率為24.4kVA。可見,有功功率增加,不但沒有節(jié)電,反而費電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗,而沒有考慮線損和變壓器銅耗的節(jié)約。產(chǎn)生這種錯誤的關(guān)鍵在于沒有考慮功率因數(shù)提高對電流下降的影響,默認(rèn)功率因數(shù)不變,從而片面夸大了變頻器的節(jié)能效果。因此,在計算節(jié)能效果時,必須用有功功率,不能用視在功率。
誤區(qū)4:變頻器輸出側(cè)不能加裝接觸器
幾乎所有變頻調(diào)速器使用說明書都指出,變頻調(diào)速器輸出側(cè)不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說明書就規(guī)定“切勿在輸出回路連接電磁開關(guān)、電磁接觸器”。
廠家的規(guī)定是為了防止在變頻調(diào)速器有輸出時接觸器動作。變頻器在運行中連接負(fù)載,會由于漏電流而使過電流保護(hù)回路動作。那么,只要在變頻調(diào)速器輸出與接觸器動作之間,加以必要的控制聯(lián)鎖,保證只有在變頻調(diào)速器無輸出時,接觸器才能動作,變頻調(diào)速器輸出側(cè)就可以加裝接觸器。這種方案對于只有1臺變頻調(diào)速器,2臺電動機(1臺電動機運行,1臺電動機備用)的場合,具有重要的意義。當(dāng)運行的電動機出現(xiàn)故障時,可以很方便地將變頻器切換到備用電動機,經(jīng)過延時使變頻器運行,實現(xiàn)備用電動機自動投入變頻運行。并且還可以很方便地實現(xiàn)2臺電動機的互為備用。
誤區(qū)5:通用電動機只能在其額定轉(zhuǎn)速以下采用變頻調(diào)速器降速運行
經(jīng)典理論認(rèn)為,通用電動機頻率上限為55Hz。這是因為當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速需要調(diào)到額定轉(zhuǎn)速以上運行時,定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時,若仍按恒轉(zhuǎn)矩原則控制,則定子電壓將升高超過額定電壓。那么,當(dāng)調(diào)速范圍高于額定轉(zhuǎn)速時,須保持定子電壓為額定電壓不變。這時,隨著轉(zhuǎn)速/頻率的上升,磁通將減少,因此在同一定子電流下的轉(zhuǎn)矩將減小,機械特性變軟,電動機的過載能力大幅度減少。
由此可見,通用電動機頻率上限為55Hz是有前提條件的:
1、定子電壓不能超過額定電壓;
2、電動機在額定功率運行;
3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
上述情況下,理論和試驗證明,若頻率超過55Hz,將使電動機轉(zhuǎn)矩變小,機械特性變軟,過載能力下降,鐵耗急增,發(fā)熱嚴(yán)重。
筆者認(rèn)為,電動機實際運行狀況表明,通用電動機可以通過變頻調(diào)速器進(jìn)行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動機拖動的負(fù)載來決定的。首先,要弄清負(fù)荷率是多少?其次,要搞清楚負(fù)載特性,根據(jù)負(fù)載的具體情況,進(jìn)行推算。簡單分析如下:
1、事實上,對于380V通用電動機,定子電壓超過額定電壓10%長期運行是可以的,對電動機絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高,轉(zhuǎn)矩顯著增大,定子電流減少,繞組溫度下降。
2、電動機負(fù)荷率通常為50%~60%
一般情況下,工業(yè)用電動機通常在50%~60%額定功率下工作。經(jīng)推算,電動機輸出功率為70%額定功率,定子電壓提高7%時,定子電流下降26.4%,此時,即使是恒轉(zhuǎn)矩控制,采用變頻調(diào)速器提高電動機轉(zhuǎn)速20%,定子電流也不但不會上升,反而會下降。盡管提高頻率后,電動機鐵耗急增,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,電動機繞組溫度也將明顯下降。
3、負(fù)載特性各種各樣
電動機拖動系統(tǒng)是為負(fù)載服務(wù)的,不同的負(fù)載,機械特性不同。電動機在提速后必須滿足負(fù)載機械特性的要求。經(jīng)推算恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不同負(fù)荷率(k)時的允許最高運行頻率(fmax)與負(fù)荷率成反比,即fmax=fe/k,其中fe為額定工頻。對恒功率負(fù)載,通用電動機的允許最高工作頻率主要受電動機轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的機械強度限制,筆者認(rèn)為一般限制在100Hz以內(nèi)為宜。
誤區(qū)6:忽視變頻器的自身特點
變頻調(diào)速器的調(diào)試工作一般由經(jīng)銷廠家來完成,不會出現(xiàn)什么問題。變頻調(diào)速器的安裝工作較簡單,一般由用戶來完成。一些用戶不認(rèn)真閱讀變頻調(diào)速器的使用說明書,不嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工,忽視變頻器自身特點,將其等同于一般電氣器件,憑想當(dāng)然和經(jīng)驗辦事,為故障和事故埋下了隱患。
根據(jù)變頻調(diào)速器的使用說明書的要求,接到電動機的電纜應(yīng)采用屏蔽電纜或鎧裝電纜,最好穿金屬管敷設(shè)。截斷電纜的端頭應(yīng)盡可能整齊,未屏蔽的線段盡可能短,電纜長度不宜超過一定的距離(一般為50m)
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