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发布日期:2021年10月26日
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变频器应用中应该注意的相关事项

2015-04-12

1)信号线及控制线应选用屏蔽线,这样对防止干扰有利。当线路较长时,例如距离跃100 m,导线截面应放大些。信号线及控制线不要与动力线放置在同一电缆沟或桥架中,以免相互干扰,最好穿管放置,这样更合适。

2)传输信号以选用电流信号为主,因电流信号不容易衰减,亦不容易受干扰。实际应用中传感器输出的信号是电压信号,可以通过变换器将电压信号变换成电流信号。

3)变频器闭环控制一般都是正作用的,即输入信号大,输出量亦大(例如中央空调制冷工作时及一般压力、流量、温度等控制时)。但亦有反作用的,即输入信号大,输出量反小(例如中央空调在制热工作时以及供热站的取暖热水泵)。闭环控制如图1所示。

4)在闭环控制时能选用压力信号的,就不要选用流量信号。这是因为压力信号传感器价格低,安装容易,工作量小,调试方便。但工艺过程有流量配比要求的,且要求精确时,那就必须选用流量控制器,并根据实际的压力、流量、温度、介质、速度等来选用合适的流量计(例如电磁式、靶式、涡街式、孔板式等)。

5)变频器内置的PLC、PID功能适合用于信号变动量较小、较稳定的系统。但由于内置的PLC、PID功能在工作时只调时间常数,所以难以得到较为满意的过度过程要求,而且调试比较费时。

另外这种调节不是智能的,故一般不经常采用,而是选用外置的智能化的PID调节器。例如日本富士PXD系列、厦门安东等,十分方便。使用时只要设置SV(上限值),工作时有PV(运行值)指示,又是智能化,保证具有最佳的过渡过程条件,使用较为理想。关于PLC,可按控制量的性质、点数、数字量、模拟量、信号处理等要求,选用外置PLC的各种品牌,例如西门子的S7-400、S7-300、S7-200等。

6)信号变换器在变频器外围电路中亦被经常用到,一般由霍尔元件加电子线路组成。按信号变换和处理方式可分为电压变电流、电流变电压、直流变交流、交流变直流、电压变频率、电流变频率、一进多出、多进一出、信号叠加、信号分路等各种变换器。例如深圳的圣斯尔CE-T系列电量隔离传感器/变送器,应用十分方便。国内类似产品不少,用户可按需要自行选择应用。

7)变频器在应用时往往要配外围电路,其方式常有:

(1)由自制继电器等控制元件组成的逻辑功能电路;

(2)买现成的单元外置电路(例如日本三菱公司的);

(3)选用简易可编程控制器LOGO(国外、国内都有此产品);

(4)使用变频器不同功能时,可选用功能卡(例如日本三垦变频器);

(5)选用中小型可编程序控制器。

8)多台水泵并联恒压供水(例如城市自来水厂的清水泵、中大型水泵站、供热水中心站等)的变频技术改造方案常见的有以下两种。

按使用经验,方案(1)节省初投资,但节能效果差。起动时先起动变频器至50 Hz后,再起动工频,后转入节能控制。供水系统中只有采用变频器拖动的水泵,压力略小些,系统存在湍流现象,有损耗。

方案(2)投资较大,但比方案(1)多节能20%,猿台泵压力一致,无湍流损耗,效果更佳。

9)多台水泵并联恒压供水时采用信号串联方式只用一个传感器,其优点如下。

(1)节省成本。只要一套传感器及PID,如图4所示。

(2)因只有一个控制信号,所以输出频率一致,即同频率,这样压力亦一致,不存在湍流损耗。

(3)恒压供水时,当流量变化,泵的开动台数通过PLC控制随之变化。最少时1台,中等量时2台,较大量时3台。当变频器不工作停机时,电路(电流)信号是通路的(有信号流入,无输出电压、频率)。

(4)更有利的是,因为系统只有一个控制信号,即使3台泵投入不同,但工作频率却相同(即同步),压力亦一致,这样湍流损耗为零,亦即损耗最小,所以节电效果最佳。

10)减小基底(基本频率)是提高起动转矩最有效的方式。原理分析如下。

(2)为什么减小基底频率提高起动转矩是最有效的呢?具体如表1所列。

由表1知,由于起动转矩大幅度提高,所以一些难以起动的设备,例如挤出机、清洗机、甩干机、混料机、涂料机、混合机、大型风机、水泵、罗茨鼓风机等均能顺利起动了。这比通常提高起动频率进行起动效果明显。使用此法再配合由重载变轻载措施,提高电流保护到最大值,几乎一切设备都能起动了。因此说采用减小基底频率来提高起动转矩是最有效的,亦是最方便的办法。

(3)在应用此条件时基底频率减小不一定非要一下降至30 Hz。可采用每5 Hz逐步进行下降,下降到达的频率只要能起动系统就行。

(4)基底频率下限不要低于30 Hz。从转矩看,下限越低转矩越大。但亦要考虑,电压上升过快,动态du/dt过大时对IGBT有损伤。实际使用结果是,在50 Hz下降到30 Hz的范围时可安全放心地使用此提升转矩的措施。

(5)有人担心,例如下降基底频率为30 Hz时电压已达380 V。那么当正常工作有可能需要达到50 Hz时,是否输出电压跃380 V,这样电动机受不了,回答是这样的现象是不会发生的。

(6)有人担心如下降基底为30 Hz时,电压已达380 V。那么正常工作有可能需要达50 Hz时输出频率是否可达额定频率50 Hz,回答是输出频率当然可以达到50 Hz。

(7)以上(5)(6)两条由软件编写过程决定。使用过程已证实了,这两点尽可放心。

11)动压、静压、全压三者间关系如下:

(1)静压是水泵出水口压力直至最高点时所需压力(扬程),一般每10 m高水柱是1 kg水压。

(2)动压是水流动过程中,液体与管壁、阀门(调节阀、制回阀、减压阀等)、同一断面不同层存在的流速差所引起的阻力所造成的压力降,这部分计算很困难。

(3)全压=(静压+动压)=1.2静压。

(4)水泵一定要设定下限频率约在30 Hz,否则易把封闭管内水抽空。因大量空气溶入水中,待起动水泵时,易产生气室,形成高压危险。

12)经验值与经济值介绍如下:

应用变频器对各种设备来说实现节电是可行的,这已有很多现实成功案例证实。

(1)经验值是较保守的,而且有较大富裕度,不是最经济的,有潜力可挖。使用经验值时按现场实际布置,使用工况参数,要有一定的变动,以不影响正常使用为下限条件。这是有可能实现节能的前提。

(2)经济值是以满足系统下限条件为原则,把经验值适度下降,挖掘潜力来实现节能功效。若使用工况参数不变,节能从何说起?况且变频器本身不是能源的发生器械(发电机、蓄电池、太阳能),其自身效率很高,在97%到98%,但总还存在损耗,为2%到3%。