功能與應(yīng)用黃文宇（廣州市花都區(qū)東方紅水泥廠510830）變頻調(diào)速器由于具有優(yōu)良的調(diào)速性能、起動電流小、易于實(shí)現(xiàn)自動控制和顯著的節(jié)電效果等優(yōu)點(diǎn)，在水泥廠中應(yīng)用越來越普及。廣州市花都區(qū)東方紅水泥廠應(yīng)用變頻調(diào)速器在鼓風(fēng)機(jī)、弓I風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)、卸料機(jī)、破碎機(jī)、成球機(jī)、穩(wěn)流機(jī)和微機(jī)配料等共有37臺。其中變頻器的種類有普傳、富士、三菱、三肯、日立和佳靈等牌子。眾多種類的變頗器，提供了多種可供選擇、保護(hù)和顯示功能。但是，如何充分發(fā)揮這些功能，合理使用變頻器，仍是我們需要注意的問題。首先，在變頻器接通電源前需要檢查變頻器的輸入、輸出端子是否按說明書要求接對，如果使用外接端子控制，則控制線路應(yīng)按說明書要求確保無誤。在通電前還應(yīng)按生產(chǎn)負(fù)載要求進(jìn)行必要的性能設(shè)定。

　　1v/f類型的選擇v/f類型的選擇包括比較高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。為v/f類型的選擇示意圖。圖中比較高頻率變頻器電動機(jī)系統(tǒng)可能運(yùn)行的比較高頻率，由于變頻器的自身頻率較高（可達(dá)400HZ），應(yīng)按電動機(jī)及其負(fù)載要求進(jìn)行設(shè)定，一般不得超過電機(jī)銘牌上的額定頻率。基本頻率是變頻器對電動機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)2如何調(diào)整起動轉(zhuǎn)矩調(diào)整起動轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器的低速性能，可設(shè)置加速期的附加電流，以保證連續(xù)起動，并克服粘滯效應(yīng)。使電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載的要求。

　　在電動機(jī)起動低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持v/f為常數(shù)，則磁通量將減小，進(jìn)而減少了電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，為此，在低頻段要對電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩（如）。有些變頻器提供兩種選擇：自動轉(zhuǎn)矩提升和手動設(shè)定轉(zhuǎn)矩提升量。當(dāng)電壓補(bǔ)償過大時，將會造成電動機(jī)磁路飽和，增加勵磁電流，導(dǎo)致變頻器過流而跳閘。當(dāng)補(bǔ)償不足時。電動機(jī)在額定頻率下運(yùn)行時，卻得不到額定3如何設(shè)定加減速時間電動機(jī)運(yùn)動方程式為I Te為電磁轉(zhuǎn)矩T1為負(fù)載轉(zhuǎn)矩電機(jī)在加/減速時的加速度dw/dt取決于加速度轉(zhuǎn)矩（TeTl）。而變頻器在起動、制動過程中的頻率變化率由用戶設(shè)定的，若電機(jī)的轉(zhuǎn)動或電機(jī)負(fù)載T1變化時，有可能電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)。若起動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長加速時間：若是在制動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時間。另一方面，加/減速時間不宜太長，時間太長影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁起動、制動時尤為明顯。

　　4參數(shù)自動調(diào)整我廠使用的變頻器大部分是進(jìn)□貨，而電機(jī)卻是國產(chǎn)的，在采用開環(huán)v/f控制時，電機(jī)和變頻器不配套矛盾并不突出，具有矢置控制功能的變頻器性能依賴于電生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)調(diào)節(jié)門限=機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性，均要使用配套的電機(jī)并在現(xiàn)場進(jìn)行必要的調(diào)試，我廠有些變頻器在使用矢置控制時，可以利用變頻器參數(shù)自動調(diào)整功能對電機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。

　　5頻率跳躍Wf控制的變頻器驅(qū)動電機(jī)時，在某些頻率段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速中出現(xiàn)過電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動。我們利用變頻器跳躍功能，根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在Wf曲線上設(shè)置跳躍頻率和跳躍頻率寬度。如所示，當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　　6制動電阻的選擇小容置的變頻器中帶有制動電阻，大容置的制動電阻通常由用戶根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和大小，負(fù)載周期等因素進(jìn)行選配，制動電阻的大小決定于制動電流的大小，制動電阻的功率將影響制動速度。制動電阻的功率是按短時工作制標(biāo)定的。當(dāng)電機(jī)以4象限運(yùn)行時，要考慮各種工況下制動能置的需求選擇制動電阻。

　　7電子熱繼電器保護(hù)設(shè)定使用變頻器給電動機(jī)供電時，可在軟件中設(shè)置熱繼電器保護(hù)功能。對逆變器的輸出電流在一定間隔內(nèi)枳分處理，其積分值反映電機(jī)發(fā)熱的積累效應(yīng)。當(dāng)積分值超過一定值后，逆變器的保護(hù)功能開始作用，從而代替電動機(jī)的熱繼電器。我們可以選擇和調(diào)節(jié)電子熱繼電器特性和門限調(diào)節(jié)電子熱繼電器門限。如囹4所示。

　　電機(jī)額定電流器的輸出，因此，變頻器的電子熱繼電器的門限比較大值不超過變頻器的比較大容許輸出電流。

　　但是，在下述情況下仍需在變頻器和電動機(jī)之間安裝熱繼電器。

　　（1）電動機(jī)的容過小，已經(jīng)超出變頻器的電子熱繼電器的保護(hù)范圍；8直流制動當(dāng)需要電動機(jī)制動或停止，可以采。取直流制動。它的基本原理是通過逆變器的開關(guān)器件由變頻器的直流側(cè)電源在電動機(jī)繞組施加脈沖直流電壓，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。在使用變頻器制動功能時，可以調(diào)整的設(shè)定值包括制動運(yùn)行頻率，制動持續(xù)時間、制動強(qiáng)度（制動直流電壓）。當(dāng)制動強(qiáng)度過大時，將會造成電流跳閘，此時應(yīng)適當(dāng)減少制動強(qiáng)度。

　　為直流制動示意圖，（a）為電動機(jī)停止期間直流制動，它可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的定位控制。（b）為電動機(jī)起動前的直流制動，它可以使電動機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)開始起動。

　　9變頻器和工頻電源的切換我廠有些變頻器裝有和工頻電源切換的裝置，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，自動切換工頻電源供電動機(jī)運(yùn)行而不影響生產(chǎn)。可按所示兩個接觸器進(jìn)行切換。為防止變頻器倒送電，兩個接觸器不可同時處于接通狀態(tài)，為此，兩個接觸器的控制信號應(yīng)有一定的互鎖間。

　　帕動/停止開關(guān)10變頻器的輸出頻率上、下限設(shè)定為防止現(xiàn)場人員的誤操作，避免造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率過低產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，或者因?yàn)樗俣忍咴斐蓹C(jī)械磨損等故障，設(shè)置變頻器輸出頻率上、下限，將電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在一定的范圍以滿足生產(chǎn)工藝負(fù)載的需要。

　　11變頻器的保護(hù)由于設(shè)置不當(dāng)，負(fù)載的變化、外界運(yùn)行條件的改變以及變頻器元件的損壞等因素都有可能造成變頻器故障，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或非正常運(yùn)行時，變頻器必有快捷可靠的保護(hù)。

　　11.1過電流保護(hù)當(dāng)變頻器輸出側(cè)發(fā)生短路成電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時，變頻器將流過很大的電流，從而造成電力半導(dǎo)體器件的損壞。為了防止過電流，變頻器設(shè)置有過電流保護(hù)電路，從硬件和軟件兩個方面來實(shí)現(xiàn)。由于軟件處理受到采樣時間和微處理速度限制，對某些快速變化的過電流不能保護(hù)。這種惰況下常用硬件電路進(jìn)行保護(hù)。它在不經(jīng)過CPU的處理，封鎖驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)對變頻器的快速保護(hù)。當(dāng)硬件保護(hù)電路動作時，它還給CPU發(fā)出中斷信號，CPU據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的處理。

　　生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)11.2過載保護(hù)變頻器采用微處理器作為主控制單元，很方便地實(shí)現(xiàn)熱繼電器的的反時限保護(hù)特性。通過檢測輸出電流并和存貯的保護(hù)特性所確定的電流進(jìn)行比較，當(dāng)變頻器的輸出電流大于過載電流，微處理器按反時限特性的要求進(jìn)行必要計(jì)算，變頻器繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)過載持續(xù)間超過反時限特性所決定的時間時，變頻器將停止工作；如果在允許的間之前，過載情況已經(jīng)消失，變頻器恢復(fù)正常運(yùn)行。

　　當(dāng)制動電阻工作間過長，再生制動電阻將停止工作，由此過電壓保護(hù)起作用，從而使變頻器停止工作。

　　當(dāng)電動機(jī)減速或制動，電動機(jī)將通過變頻器的作用，使變頻器直流側(cè)電壓升高，示出過電壓保護(hù)的處理模式。

　　當(dāng)變頻器的電壓超過一定數(shù)值后，直流制動電壓開始再生制動，電動機(jī)繼續(xù)減速：當(dāng)直流電壓繼續(xù)升高超過一定數(shù)值后，直流制動電路所消耗的能置已不足以平衡電動機(jī)減速所釋放的功能，如果繼續(xù)減速有可能造成電壓進(jìn)一步升高，為此，變頻器將停止減速。如果直流電壓超過保護(hù)電壓值，變頻器將切斷輸出電流，電動機(jī)自由停車。當(dāng)減速時間設(shè)定太短時，容易發(fā)生直流過電壓。適當(dāng)延長制動時間可以避免大慣置負(fù)載減速時出現(xiàn)的過電壓。11.5反接保護(hù)隨著水泥廠推廣使用變頻器，非專業(yè)人員安裝，操作變頻器十分普通，反接故障常有發(fā)生，直接導(dǎo)致變頻器損壞，例如我廠普經(jīng)有一臺三懇MF-16K變頻器就是因?yàn)榫S修工反接而燒壞的。由于受到主回路的限制，絕大多數(shù)變頻器對反接保護(hù)無能為力。

　　具有反接保護(hù)的變頻器，系統(tǒng)上電后，CPU首先執(zhí)行一段"反接保護(hù)‘’程度，根據(jù)檢測的異步電動機(jī)定子的電壓頻率，進(jìn)行相應(yīng)的處理，或者使系統(tǒng)正常運(yùn)行或者進(jìn)行反接保護(hù)處理，禁止變頻器運(yùn)行，并給出反接狀態(tài)提示。

　　時間11.6變頻器除提供以上保護(hù)外還提供欠壓保護(hù)，CPU故隍保護(hù)，電源掉電重合閘保護(hù)，電重合閘保護(hù)以及外部跳閘保護(hù)等。

　　當(dāng)變頻器的輸入電壓低于額定電壓的75%80時，由于變頻器不能為電動機(jī)提供足夠的電磁轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)的發(fā)熱嚴(yán)重，變頻器將停止工作。

　　如果外部干擾使CPU或EEPR0M發(fā)生非正常運(yùn)行，變頻器也將停止工作。變頻器在運(yùn)行中瞬停電復(fù)電時，如果變頻器提供瞬時斷電重合閘功能，那么變頻器可以繼續(xù)運(yùn)行。但考慮到斷電后控制電路維持供電時間不一致，主電路復(fù)電時控制電路仍在工作。此時不希望變頻器的主電路繼續(xù)運(yùn)行，變頻器仍處于停止運(yùn)行。是這種情況的變頻器接線及信號時序圖。

　　當(dāng)變頻器外部發(fā)生故障時，變頻器應(yīng)具備協(xié)調(diào)處理功能。使變頻器停止工作。

　　有些故障是短時出現(xiàn)的，例如由于電源質(zhì)量造成的短路過電壓或欠電壓等，在電源電壓恢復(fù)正常時變頻器可以恢復(fù)正常運(yùn)行；有些故障是永久的，如功率模塊損壞，應(yīng)查出故障元件并加以更換，變頻器才能恢復(fù)正常運(yùn)行；有些故障是變頻器參數(shù)設(shè)置不合理造成的，需要根據(jù)運(yùn)行條件重新設(shè)定。

　　12結(jié)束語水泥廠使用變頻器的工作條件較差：粉塵較大、振動大、機(jī)械起動電壓波動大。要經(jīng)常清潔保養(yǎng)和改善工作環(huán)境，減少外界因素對變頻器運(yùn)行的影響。

　　運(yùn)行人員要掌握好變頻器的功能，只有根據(jù)生產(chǎn)工藝負(fù)載的需要，用好變頻器的功能，才能充分發(fā)揮變頻器的作用，為水泥企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。