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信平变压器:变频器基础的73条问题之41-73条

2018-03-03 08:38:35 德州信平电子有限公司 阅读

41.变频器过流的原因有哪些?


非短路性过流主要原因有:


(1) 电动机严重过载


(2) 电动机加速过快


(3) U/f比(转矩补偿)设定过高而电动机处于轻载状态,这是因为:U/f比高时,电机磁路处于饱和状态。轻载时,转子电流小,其“反磁势”也小,磁路饱和程度加深,电机的励磁电流有可能增大到大大超过额定电流的程度。


短路性过流主要原因有:


(1) 负载侧短路


(2) 负载侧接地


(3) 变频器逆变桥同一桥臂的上下两晶体管同时导通,形成“直通”。因为变频器在运行时,同一桥臂的上下两管总是处于交替导通状态。在交替导通的过程中,必须保证只有在一个晶体管完全停止后,另一个晶体管才开始导通。但如果由于某种原因(如环境温度过高),使元器件参数发生漂移,就可能导致直通。


42.变频器如何显示故障原因?


各种变频器对故障原因的显示方法很不一致。大体说来,有两类三种方式:


(1) 用发光二极管显示 不同的故障原因由各自的发光二极管来显示。这虽是较为原始的一种显示方式,但对操作者来说,较易掌握,只须记住哪个灯亮是什么故障即可。


(2) 由数码显示屏显示 又分两种:


1) 用代码显示 不同的故障原因由不同的代码来显示。如日本三肯公司生产的SVF系列变频器中,代码3表示过载过流;4表示冲击过流;5表示过压等等。


2) 用字符表示 针对各种过载原因,用缩写的英语字符。如过流为OC(over current):过压为OV(over voltage);欠压为LV(low voltage);过载是OL(over load);过热是OH(over heat)等等。操作者只须稍具英语知识便可一目了然,故新系统变频器普遍采用这种方式。


43.为什么说变频器的输入与输出端绝对不允许接反?


一旦将电源线接到变频器的输出端(U、V、W)时,则任意一个送变晶体管因得到信号而导通,都将形成短路,所以,在设计变频器的主电路时,必须绝对避免电源通入输出端的可能性。


44.变频器的输出端为什么不能接入电容器以改善通入电机的电流波形?


因为变频器的输出电压是矩形脉冲序列,含有很多高次谐波成分。由于电容器在高次谐波下的容抗较小,高次谐波电流较大,这一方面加重了逆变晶体管的负担,另一方面电容器本身也容易因过热而损坏。


45.对控制线的布置有些什么要求?


由于主电路的电流具有较强的高次谐波成分,容易干扰控制电路的工作。所以:


(1) 控制线与主电路间的距离应不小于100mm 。


(2) 控制线应互相绞绕,并尽量使用屏蔽线。


(3) 当控制线与主电路交叉时,应尽量垂直相交


46.驱动系统的调试变频器输出端未接电动机之前,应调试哪些内容?


(1) 首先要熟悉变频器的各种操作。检验的方法之一,可任意设定一个加速时间和减速时间,然后令变频器进入运行状态并按起动键或停止键,观察变频器是否按所设定的时间"加速"或"减速"。


(2) 如有外接设定和外接仪表,则在通电后进行校准。


47.电动机输出轴未接负载前调试些什么?


(1) 观察基本操作的实施情况,如起动、停止、反转及点动等,并注意"正转"方向是否正确。


(2) 如果是多挡转速的程序控制系统的话,则应在空车状态下让程序控制运行一遍,观察各程序段的工作是否准确。


48.电动机带负载运行时,应注意观察和调整哪些项目?


(1) 将加、减速时间调整到最佳位置。原则是:在不过流或不过压的前提下,尽量缩短加、减速时间。


(2) 调整U/f比:在最低频时带负载能力满足要求前提下,尽量减小U/f比。


(3) 观察当负载最大的电动机电流及其持续时间,是否在变频器正常工作的允许范围内。


(4) 在工作频率范围内缓慢地进行调节,观察机器是否有剧烈振动的现象,以确定是否需要设定回避频率以及回避频率的大小和宽度。


49.怎样描述电动机的带载能力?


一般情况下,电动机的带载能力由额定转矩TMN来描述。由于只有一挡转速,故也可以额定功率P MN来描述。两者之间的关系是:


PMN=TMN·nMN/9550……………………(8-1)


式中:TMN--额定转矩,N·m


nMN--额定转速,r/s


PMN--额定功率,kW


变频时,对应于每一挡频率fx,电动机都有一个允许长时间输出的有效转矩T MX。将不同频率下的有效转矩联接成线,即为电动机在变频后的带载能力线,或称作有效转矩线。


50.为什么说平方律负载应用了变频调速后,节能效果特好?


平方律负载调速的主要目的是为了调节液体或气体的流量。用调节阀门的方法来实现时,电动机的输出功率减小得十分有限,而采用调节转速的方式来实施时,由(8-1)式和(8-6)式知,负载消耗的功率为:


PL=TLnL/9550=KPL·nL3


可见,PL与n L的三次方成正比(式中,KPL为常数)。


设n'L=n LN/2,则:P'=PLN/8。节能效果由此可见。


51.变频调速应用于恒转矩负载时,应注意哪些问题?恒转矩负载的主要特点是什么?


1)主要特点是:当转速改变时,负载的阻转矩基本保持不变:


TL ≈ const


2) U/f比 这是调试工作中比较关键的一环,基本原则是:在最低频率时(1) 频率范围 由于在额定频率以上调节时,电动机的转矩将下降很多,与恒转矩的要求不符,故只能在额定频率以下进行调节。也能带动负载的前提下,尽量降低U/f比。一般来说,调速范围越密,最低频率越低,U/f比设定得越大。


(3) 升速与降速 恒转矩负载的类型较多,各种类型的差异较大,应根据具体情况来进行设定,不能一概而论。


52.变频调速用于恒功率负载?


恒功率负载的典型代表是:主运动为旋转运动的金属切削机床,如车床、铣床、磨床等。其工作特点主要有:


(1)在不同转速下,允许的最大切削速度(线速度)是相同的。因此,当工件(或切具)的直径较大时,转速应较低,而切削时的阻转矩则是增大的。结果是切削功率P L维持不变。


(2)转矩和转速间的关系是:


nL=9550PL/TL≈KLT/TL…………………………(8-10)


其机械特性为双曲线,如图8-6。该曲线上任意一点的TLnL乘积都是相等的,如图中之面积OABC和O'A'B'C'。


(3)速度选定后,在切削过程中是不进行调速的。因此,其无级调速的概念是:能够得到任意的速度,而不是在工作过程中任意地变更速度。这一特点变频调速和机械调速的配合使用提供了方便。


53.干扰信号可能产生哪些后果?


当变频调速系统的容量足够大时,所产生的高频信号将足以对周围各种电子设备的工作形成干扰,其主要后果有:


(1) 影响无线电设备的正常接收。


(2) 影响周围机器的正常工作,使它们因接受错误信号而产生误动作,或因影响传感电路的检测精度而引起判断失误。


54.干扰的产生与传播情况如何?


变频器的输入和输出电流中,都含有很多的高次谐波成分(输出电流波形见前),除上述的能构成电源无功损失的较低次谐波外,也还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对其他设备的干扰信号。


干扰信号的传播方式主要有以下几种:


(1) 空中辐射方式


(2) 电磁感应方式,即通过线间电感而感应


(3) 静电感应方式,即通过丝间电容而感应


(4) 线路传播方式,主要通过电源网络而传播


55.IGBT及其变频器有哪些主要优点?


由于IGBT把GTR和功率场效应管的特点结合起来了,从而兼备了两者的优点:

(1) 具有较强的对电压和电流的承受能力(和GTR一样)

(2) 输入阻抗高,故驱动电路的功率小,可由IC(集成电路)直接驱动(和功率场效应管一样)。

(3) 最高工作频率(变频器的载波频率)介于GTR和功率场效应管之间,达15-20kHz。

(4) 安全工作区较宽。


56.用IGBT作逆变管的变频调速器有些什么优点?


(1) 由于载波频率可达15kHz左右,故:

1) 电机运行的噪声小;

2) 电流的连续性好,谐波成分小,从而对其他设备的干扰小。

(2) 由于安全工作区较宽,故过载能力强。


57.变频器配置了哪些操作键?


各种变频器对操作键的配置及各键的名称差异很大,归纳起来,有以下几类:

(1) 模式转换键:用来更改工作模式。常见的符号有:MOD(Mode)、PRG(Program)等。

(2) 增减键:用于增加或减小数据。常见符号是△或▽、△或▽。有的变频器还配置了横向移位键( 或 ),用以加速数字的更改。

(3) 读出、写入键:在编程设定模式时,用于“读出”和“写入”数据码。读出和写入两种功能,有的用同一个按键来完成,也有的分别用不同的键来完成。常见的名称有:READ、WRITE、SET、DATA等。

(4) 运行操作键:在按键运行模式下,用来进行“运行”、“停止”等操作。主要有:RUN(运行)、FWD(正转)、REV(反转)、STOP(停止)、JOG(点动)等。由微信公众号:全球电气资源(ID:qqdqzy888)整理

(5) 复位键:用于在故障跳闸后,使变频器恢复成正常状态。键的名称是:RESET。

(6) 数字键:有的变频器配置了“0~9 ” 和小数点“·”等数字键。在设定数据码时,可直接键入所需的数据。


58.变频器有几种运行模式?


主要有两种:

(1) 按键操作模式:即通过按键操作用来控制电动机的运行和停止。

(2) 外控运行模式:即通过外接控制信号如:电位器:0~±10V电压信号,4~20mA电流信号等来完成对电动机的运行操作。

究竟用哪种模式,是在编程设定时预先设定好了的。


59.按键操作板拔掉后,变频器能否运行?


在下列条件下,按键操作板可以拔掉:

(1) 对各种功能的预置设定已经进行完毕。

(2) 在预置设定时,已经设定为外控运行模式。

(3) 经试运行证明,外控运行正常。

按键操作板拔掉(有的变频器是不能拔的)后,接口处应用绝缘物封住。


60.异步电动机调速时难以控制的原因是什么?


主要原因有:

(1) 励磁电流和负载电流都在定子回路内,无法分开。

(2) 定、转子电流都是周期性变化的时间矢量,而定、转子磁通又是绕转的空间矢量,难以准确地进行控制。


61.变频调速系统能否长时间在低速情况下运行?

这和电动机的种类有关:如果是变频调速的专用电机,则长时间低速运行不存在任何问题。如果是普通电机,则因为低速时电动机内部的散热情况变差,其负载能力有所下降。一般说来:当工作频率为20Hz时,负载能力只有额定值的90%;而当工作频率为1Hz时,负载能力只有额定值的60%左右。


62.低速运行时能保证频率精度吗?


由于变频器内都是用计算机系统进行数字量控制的,故频率精度不会有问题。

低速运行时,在空载情况下反容易因过流而跳闸,是什么原因?

这是因为,为了能带动负载,转矩补偿(U/f)设定得较大。空载时,转子电流很小,转子电流的去磁作用也很小,电机磁路处于高度饱和状态,其励磁电流将出现很大的尖峰,有可能导致过流跳闸。


63.对于需要低速运行的负载,应选用什么样的变频器?


最好选用具有“无反馈矢量控制”功能的变频器。至少也应选用具有“自动转矩补偿”功能的变频器,可避免上面所说的空载时流跳闸的问题。


64.外接给定信号为最大值(+10V)时,输出频率只有48.5Hz(要求50Hz),怎么办?


这种情形比较普遍。因外接信号的+10V和变频器内的+10V之间很难完全一致。解决的办法是调整频率增益。针对上述具体例子,调整方式如下:

fmax%=50/48.5=103.9%

或fma=1.039×50=50.55Hz

式中fmax--频率增益的调整值;f max%是其百分比值


65.鼓风机在起动前,其风叶常常因自然风而自行转动,有时甚至引起因起动电流过大而跳闸,怎么办?


鼓风机的风叶在起动前因自然风而转动时,其转向往往是反方向的,这使电动机在起动时处于“反接”状态。如果起动时间设定得较短,并且自转动的速度又较大时,有可能出现起动电流过大的情形。解决的方法如下:


(1) 新系列的变频调速器中,针对上述现象,专门设置了起动前直流制动的功能,目的是:在起动前,使电动机的转子处于停止状态。调试时,可根据具体情况,设定需要进行直流制动的时间即可

(2) 如所选变频调速器没有起动前的直流制动功能,则:1) 延长起动时间;2) 选择S形起动方式。使刚起动时频率上升的速度尽量地延缓


66.水泵停机时,因有水的阻力的原因,不存在惯性,制动时间可否设定得很短?


就变频调整速系统而言,在上述情况下,制动时间设定得短些,不存在任何问题。但对于供水的管道系统来说,如水压变化过快,会引起“水锤效应”等问题,故制动时间不宜设定得太短。


67.对于风机和泵类负载,U/f比(转矩补偿)选大了,有什么害处?


当运行频率低于额定频率(fx<fN)时,变频调速器的输出电压比鼓风机实际面要的高,将出现“大马拉小车”的现象,浪费了电能。


68.一开机,制动电阻就发热,是什么原因?


制动单元(外接的或内在的,已经损坏,应立即更换。因为在正常情况下,制动回路只有在降速过程中才被接通。在升速和运行过程中,制动单元应处于截止状态,制动电阻是不接入电路的,不应该发热。只有当制动单元VB已经短路(击穿)时,制动电阻才可能一开机就发热。


69.由于起、制动较频繁,制动电阻发热严重,怎么办?


由于降速过程通常都很短,所以,制动电阻RB的功率(瓦数)是按短时运行设计的。通电时间长了,或通电比较频繁的,就会出现发热严重的现象。

处理方法:在不改变RB的阻值的前提下,增大R B的功率。只要RB的阻值未变,制动单元可不变。这是因为:制动时间相对于发热过程来说,是十分短暂的,但对于晶体管来说,已经是足够长的时间了。所以在设计时,制动单元VB是按“长期运行”选定的。


70.下运皮带机常因过压的跳闸,怎么办?


当皮带运输机向下运送重物时,由于重物本身具有重力加速度,电动机的转速将超过同步转速而处于再生状态。但变频调速系统因并不处于降速状态,制动回路不接通,再生的电能无处释放,故而很容易过压。


解决的方法有:

(1) 选用“四象限变频调速器”,其特点是:三相整流由晶闸管组成。当直流电压过高时,使晶闸管处于有源逆变状态,将直流电能逆变成三相交流电反馈给电网。这是一种十分经济的方法,但四象限变频器价格昂贵,常超过普通变频器价格的一倍以上,而使用户却步。

(2) 在普通的变频调速器中增加再生能耗回路,将再生电能消耗掉。这和降速时,制动电阻和制动单元的功能完全一样。所不同的是,它是在运行过程中,当直流电压超出一定限值时被接通。


71.“再生能耗电路”如何构成?


主要由三个部分构成:

(1) 能耗电阻:用于消耗掉再生电能。

(2) 能耗单元:用于接通和断开能耗电路。

(3) 电压采样电路:用于使能耗回路根据直流电压的高低来决定何时接通或断开。


72.能不能快一点结束欠压故障状态,以便接触器再接通时,快一点投入工作?如果电网电压稳定,能否撤消欠电压保护?


从原理上讲是可能的,只需要按一下“复位(RESET)”按钮即可。但在实际工作中常常是行不通的。因为停电时,电动机将处于自由制动状态。而复位后,变频器的输出频率是从0Hz开始的。这时,电动机的实际转速将大大高于同步转速,而处于强烈的再生状态,很容易引起过流或过压而跳闸。个别情况下,如停电时,电动机能立即停住的,则可以。

在本单位电网电压比较稳定情况下也不可撤消欠电压保护。因为欠压保护不仅仅是保护电网电压的不足,更重要的是进行停电保护。原因如下:

(1) 逆变用的功率模块,只允许工作在饱和导通和截止两种状态。在这两种状态下,其功率是很小的。例如,饱和导通时的电流为100A ,模块的饱和压降为2V,则功耗为:PO=100×2=200W,截止时的功耗则更小。

如果模块工作在放大状态,假设其管压降为100V,工作电流仍为 100A ,则其功耗为:Po'=100×100=10000W=10kW,这将远远超过模块的额定功率,而使模块迅速损坏。

所以,逆变用的功率模块是绝对不允许在放大区稍有停留的。

(2) 变频器在突然停电时,由于各部分都有容量很大的储能元件(电解电容器),其工作并不能立即停止。而在各部分中:

1) 控制系统的储能容量最大,输出阻抗也最大,故衰减最慢。停电后,能维持工作的时间也最长。

2) 主回路的高压电容的容量也很大,且因电压很高(500~600V),要衰减最快。而驱动电流的衰减将导致功率模块进入放大状态而损坏。

3) 驱动电路的储能容量要小得多,且其输出阻抗也小,所以衰减最快。而驱动电流的衰减将导致功率模块进入放大状态而损坏。

因此,欠压保护的第一个反应就是首先将逆变管的工作迅速封锁。

所以,欠压保护是绝对不允许撤消的!


73.变频器具有重合闸功能,但当进线处的接触器断开后,立即再接通时,却出现“欠压”显示,需等直流电路放电完毕后才能重新工作,是什么原因?


(1) 瞬时停电后的重合闸,允许停电的时间只有数秒钟,手控接触器时,触点断开与再接通之间的间隔,很容易超过规定的时间,重合闸功能已经失效。

(2) 重合闸功能是需要预置的,如事先未曾预置,则即使接触器触点的断开与接通之间的时间间隔的确很短,也不能重合闸。这是因为:如未曾预置的话,则一旦断电,其欠压保护功能将迅速结束控制系统的所有工作,并显示“欠压”信号;如果事先预置了的话,则断电时,欠压信号将只封锁逆变管的工作,控制系统的其他工作则并不中断,电源恢复时,可以继续工作。

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