变频器技术作为一项先进的节能技术,已经被推广应用多年。变频器也广泛应用在工业和民用的各个方面。但采用变频器后是否真的节能?人们的感受往往不一样!
观点一:有人说,我家安装了变频空调,但并不省电,甚至更费电了。所以变频器并不节能。
观点二:也有人说,我们厂冷水机组水泵进行了变频改造,节能效果非常明显。所以变频器可以节能。
观点三:变频器调速看似可以省电,但是由于变频器效率不高,且电机在低速时效率也会降低,所以变频器并不节能。而且,配置变频器成本较高,即使能省一点电,但整体看,在经济上不划算。
朋友,你是不是也有过上面的观点?
同样的技术为什么会产生不同的效果呢?我们来具体分析一下:
首先,看一下变频器的基本原理:
变频器通常应用在风机、水泵、压缩机等设备上,介质均为流体。根据流体力学原理,当感应电机驱动水泵等负载时,流量Q与电机转速n成正比,压力H与电机转速n的平方成正比,电机实际功率与流量和压力的关系为P∝QxH,即功率正比于转速的3次方。比如,当电机转速降至0.8倍额定转速,电机所消耗的功率将降为0.83=0.512倍额定功率。可见,采用变频技术可以较大的节约能源。
变频器维护与检查
变频器在长期运行中,由于温度、湿度、灰尘、震动等使用环境影响,内部元器件会发生变化或老化,为了确保变频器的正常运行,必须进行维护检查,更换老化的元器件。
一、维护注意事项
1、只有受过专业训练的人才能拆卸变频器并进行维修和元器件更换;
2、维修变频器后不要将金属等导电物遗漏在变频器内,否则有可能造成变频器损坏;
3、进行维修检查前,为防止触电危险,请首先确认以下几项:
①变频器已切断电源;
②主控制板充电指示灯熄灭;
③用万用表等确认直流母线间的电压已降到安全电压(DC 36V以下)。
4、对长期不使用的变频器,通电时应使用调压器慢慢升高变频器的输入电压直至额定电压,否则有触电和爆炸危险。
二、日常检查与维护
为了保证变频器长期可靠地运行,一方面要严格按照使用手册规定的使用方法安装、操作变频器;另一方面要认真做好变频器的日常检查与维护工作。
变频器日常维护的项目有:
1、变频器的运行参数是否在规定的范围内,电源电压是否正常?
2、变频器的操作板面显示是否正常,仪表指示是否正确,是否有震动、震荡等现象?
3、冷却风扇部分是否运转正常,有无异常声音?
4、变频器和电动机是否有异常噪音、异常震动及过热的迹象?
5、变频器及引出电缆是否有过热、变色、变形、异味、噪音等异常情况?
6、变频器的周围环境是否符合标准规范,温度和湿度是否正常?
三、定期检查
用户根据使用环境情况,每3-6个月对变频器进行一次定期检查,在定期检查时,先停止运行,切断电源,再打开机壳进行检查。
但必须注意,即使切断了电源,主电路直流部份滤波电容放电也需要时间,需带充电指示灯熄灭后,用万用表等测量,确认直流电压已降到安全电压(DC 25V一下)后,在进行检查。
定期检查项目有:
1、输入、输出端子和铜排是否过热、变色、变形?
2、控制回路端子螺钉是否松动,用螺钉旋具拧紧?
3、输入R、S、T与输入U、V、W端子座是否有损伤?
4、R、S、T和U、V、W与铜排链接是否牢固?
5、主回路和控制回路端子绝缘是否满足要求?
6、电力电缆和控制电缆有无损伤和老化变色?
7、污损的地方,用抹布沾上中性化学剂擦拭;用吸尘器吸去电路板、散热器、风道上的粉尘,保持变频器散热性能良好。
8、对长期不使用的变频器,应进行充电试验,以使变频器主回路的电解电器的特性得以恢复。充电时,应使用调压器慢慢升高变频器的输入电压直至额定电压,通电时间应在2H以上,可以不带负载,充电试验至少每年一次。
9、变频器的绝缘测试:首先全部拆开变频器与外部电路和电动机的连接线,用导线可靠链接主回路端子R、S、T、P1、P+、DB、N、U、V、W,用DC 500W绝缘电阻表对短接线和PE端子测试,显示5MΩ以上,就属正常;不要对控制回路进行绝缘测试,否则有可能造成变频器损坏。
变频器容量的选择
变频器的容量直接关系到变频调速系统的运行可靠性,因此,合理的容量将保证较优的投资。变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区,这里给出了3种基本的容量选择方法,它们之间互为补充。
(1)从电流的角度
大多数变频器容量可从3个角度表述:额定电流、可用电动机功率和额定容量。其中后两项,变频器生产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出,或随变频器输出电压而降低,都很难确切表达变频器的能力。
选择变频器时,只有变频器的额定电流是一个反映半导体变频装置负载能力的关键量。负载电流不**过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。需要着重指出的是,确定变频器容量前应仔细了解设备的工艺情况及电动机参数,如潜水电泵、绕线转子电动机的额定电流要大于普通笼型异步电动机额定电流,冶金工业常用的辊道用电动机不仅额定电流大很多,同时它允许短时处于堵转工作状态,且辊道传动大多是多电动机传动,应保证在无故障状态下负载总电流均不允许**过变频器的额定电流。
(2)从效率的角度
系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积,只有两者都处在较高的效率下工作时,系统效率才较高。从效率角度出发,在选用变频器功率时,要注意以下几点:
1)变频器功率值与电动机功率值相当时较合适,以利变频器在高的效率值下运转;
2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时,则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率,但应略大于电动机的功率;
3)当电动机属频繁启动、制动工作或处于重载启动且较频繁工作时,可选取大一级的变频器,以利于变频器长期、安全地运行;
4)经测试,电动机实际功率确实有富余,可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器,但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作;
5)当变频器与电动机功率不相同时,则必须相应调整节能程序的设置,以利达到较高的节能效果。
可见:当β=50%时,η=94%;当β=**时,η=96%。虽然β增一倍,η变化仅2%,但对中、大功率如几百千瓦至几千千瓦电动机而言亦是可观的。系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积,只有两者都处在较高的效率下工作时,系统效率才较高。
(3)从计算功率的角度
对于连续运转的变频器必须同时满足以下3个计算公式。
1)满足负载输出:PCN≥PM/η。
2)满足电动机容量:PCN≥√3kUeIe×10-3。
3)满足电动机电流:ICN≥kIe。
变频器跳闸原因总汇
一、过载跳闸(OL)
过载跳闸的保护特点
1.OL跳闸的保护对象
OL是电动机过载的代码,其保护对象是电动机。在大多数情况下,检测点是在变频器的输出电路里。
2.电动机过载保护的特点
(1)电流大小
顾名思义,电动机过载的标志,是变频器的输出电流**过了电动机的额定电流。但还没有**过变频器的额定电流,就是说,是在变频器的允许范围内。
(2)保护时间
按反时限规律。就是说,过载越多,保护的时间越短。有的变频器规定:当IM=125%IMN时,4min后跳闸;而当IM=165%IMN时,1min后就跳闸。
过载跳闸的可能原因
1.负载过重
电动机所带的负载太重,或者说,生产机械的阻转矩**过了电动机的额定转矩。
这是真正意义上的过载,也是较常见的过载现象,因此,当变频器的跳闸代码显示为‘OL’时,首先应该检查的就是负载的轻重。
2.使用不当的过载
例如,把工作频率提高到**过了电动机的额定频率,而电动机在额定频率以上运行时,将进入恒功率工作区,其有效转矩随频率的上升而减小,当有效转矩小于负载转矩时,电动机*载。
3.功能预置不当的过载
例如,某生产机械处于轻载状态,工作频率很低,而转矩提升量(U/f比)预置过大,导致低频运行时因磁路饱和而“过载”。
4.电动机侧电压过低
(1)线路压降太大
因为在低频运行时,变频器的输出电压本就较低,如果电动机和变频器之间的距离较大,而连接线的线径又较细的话,线路压降将可能引起电动机侧的电压不足。
(2)转矩提升不足
在U/f控制方式下,变频器在低频运行时的输出电压取决于转矩提升量。当转矩提升量较小时,将导致电动机所得电压不足。
过载跳闸的相关代码
1.代码DEV
含义是转差太大。异步电动机在运行时,转差的大小直接反映了负载的轻重。所以,当变频器发现转差太大时,将跳闸。
2.代码VAE
含义是变频器的容量选择不当。许多用户都按照变频器说明书中的‘配用电动机容量’来选择变频器的。其实,这只是对于连续不变负载才是正确的。而大多数负载都是变动负载或断续负载,电动机是允许短时间过载的。对于这类负载,在选择变频器时,应适当加大变频器的容量。
3.代码LF
含义是变频器的三相输出电流不平衡。
一方面,电动机的三相电流不平衡时,说明变频器的输出电路里必存在问题,应该进行保护。所以,有的变频器设置了三相电流不平衡的保护。
4.代码JC
含义是电流采样故障。例如,某变频器,实测输出电流为45A,而显示屏上显示的却是88.6A,说明变频器内部的电流采样电路发生了故障。
5.代码SP
含义是变频器的输出缺相。
当变频器的输出缺相时,电动机处于单相运行状态,电流必大,变频器将立即进行保护。
6.代码GF
含义是变频器输出侧接地。
变频器具有检测输出端子对地电流的功能,如果测出的对地电流**过变频器额定电流的50%时,就认为变频器的输出侧已经接地。这有两种情况:或者是电动机内部绝缘破损;或者是输电线路的绝缘破损。
二、过电流跳闸(OC)
过电流跳闸的保护特点
1.过电流的保护对象
在变频调速系统里,存在着两个设备:变频器和电动机。两者对过电流的耐受程度是不一样的。生产机械的设计人员在决定电动机容量时,根据的是发热原则。就是说,只要电动机的温升不**过允许值,短时间的过载是允许的,而变频器则不允许。所以在进行保护时,需要分开考虑。
为此,变频器另行设置了过电流保护功能,其保护对象是变频器,确切地说,是保护变频器内的逆变器件。通常,当输出电流**过了变频器额定电流的200%时,变频器就进行过电流保护。
2.过电流的检测
因为保护对象是逆变器件,所以,过电流的时间不允许拖延,必须*地进行保护。通常,过电流信号是通过逆变器件的管压降而得到的。以IGBT为例,正常运行时,管压降一般在3V以下。如管压降**过7V,就认为是过电流了。因为过电流很*损坏逆变器件,所以,在大多数情况下,过电流是由驱动电路直接进行保护的。
运行过程中的过电流
部分变频器在过电流跳闸后都只笼统地显示“OC”代码。也有的变频器把“OC”作为“运行中过电流”的代码,针对其他不同的原因有不同的代码,举例如下:
1.代码OCN
含义是运行中过电流。举两个实例:
(1)负载卡住
生产机械在运行过程中,某个部位被突然卡住,电动机堵转。电动机的堵转电流可达额定电流的4~7倍,大大**过了变频器的允许值,变频器将立即进行过电流保护。
(2)有冲击负载
有的生产机械是通过电磁离合器来带动生产机械的。电动机起动后首先是空载运行,并不带动负载,只有当电磁离合器吸合后,生产机械才开始运行,
当电磁离合器吸合的瞬间,将产生冲击电流,有可能使变频器因过电流而跳闸。
2.代码GF
含义是变频器的输出侧短路,可能的原因有:
(1)输出线短路
变频器到电动机之间的电缆的相间绝缘或对地绝缘破损,尤其是当变频器的输出电缆处于可移动状态时,这种情况比较常见。
(2)电动机短路
电动机如因过载而‘烧坏’时,相间绝缘将炭化,造成相间短路。
3.代码SC
含义是同一桥臂的上、下两个IGBT直通。
例如,环境温度太高,IGBT的关断时间将延长,导致上、下两管的‘直通’。
加、减速过程中的过电流
1.代码OCA
含义是加速过程中过电流,这是加速时间预置过短引起的。
2.代码OCD
含义是减速过程中的过电流,是减速时间预置过短的结果。
3.代码OPE
含义是PID功能预置不当引起的过电流。
4.代码OCB
含义是直流制动过程中的过电流。
5.代码OCS
含义是电流采样故障导致的过电流。