新修改的維修電工技師論文(完)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方式。變極電動(dòng)機(jī)即多速電動(dòng)機(jī)，基本結(jié)構(gòu)屬于籠型電動(dòng)機(jī)，在同樣的限制條件下可以保留使用，定子可固定連接為一種極數(shù)。若要保留變極方式，變頻器容量要按照最大額定電流的接法來(lái)選擇，電動(dòng)機(jī)的參數(shù)要分組保存，并且在變極時(shí)自動(dòng)切換，外部控制功能上則要保證只在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)改變極數(shù)。在空載起動(dòng)、負(fù)載比較穩(wěn)定、起動(dòng)時(shí)間沒(méi)有特殊要求的應(yīng)用中，同步電動(dòng)機(jī)可以保留作為他控方式運(yùn)行。散熱方式對(duì)負(fù)載和轉(zhuǎn)速關(guān)系的限制及超同步限制向上。變頻器應(yīng)采用U/f 控制方式，不能夠使用對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制模式，也不能使用轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，起動(dòng)時(shí)間設(shè)置要長(zhǎng)，過(guò)渡圓弧時(shí)間設(shè)置也要長(zhǎng)一些，否則起動(dòng)時(shí)容易失步。專用于同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制及自控型同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制性能遠(yuǎn)比他控型開(kāi)環(huán)調(diào)速要好，但需要專用型變頻器。對(duì)于防爆電動(dòng)機(jī)，變頻器本身一般不具備防爆能力，需要安裝在非防爆場(chǎng)所，變頻器輸出電流的載波對(duì)于防爆功能略有影響，因此，防爆電動(dòng)機(jī)的防爆等級(jí)需要在變頻器驅(qū)動(dòng)下重新檢測(cè)確定，如果仍然符合要求，在滿足散熱條件和超同步運(yùn)行限制前提下，可以使用。錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(如電動(dòng)葫蘆的電動(dòng)機(jī))依靠彈簧力自行進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，運(yùn)行時(shí)靠磁場(chǎng)的軸向分量推離制動(dòng)位置，為保證必要的初始磁場(chǎng)強(qiáng)度，起動(dòng)時(shí)應(yīng)該將最低頻率設(shè)置適當(dāng)提高，對(duì)應(yīng)最低頻率電壓也相應(yīng)提高，由于無(wú)法脫離制動(dòng)部分進(jìn)行參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)運(yùn)行，因此，建議不要使用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制模式。單相電動(dòng)機(jī)使用的起動(dòng)輔助措施一般不能適應(yīng)變頻變壓的運(yùn)行條件，因此通用變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)一般不允許使用單相電動(dòng)機(jī)，否則可能燒毀電動(dòng)機(jī)，適用于單相電動(dòng)機(jī)調(diào)速的變頻器屬于特種變頻器。 變頻器的外圍設(shè)備在選定了變頻器之后，下一步的工作就是根據(jù)需要選擇與變頻器配合工作的各種外圍設(shè)備。正確選擇變頻器外圍設(shè)備主要是為了以下幾個(gè)目的：(1) 保證變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠正常工作；(2) 提供對(duì)變頻器和電機(jī)的保護(hù)；(3) 減少對(duì)其他設(shè)備的影響。 變頻器的外圍設(shè)備主要包括圖12 給出的幾種類型。該圖是一個(gè)示意圖，它以變頻器為中心，給出了所有類型的外圍設(shè)備，而下表則給出了這些外圍設(shè)備的主要功能。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。圖 23 變頻器的外圍設(shè)備接線圖表23 變頻器的外圍設(shè)備功能設(shè)備名稱要否功能變壓器T絕對(duì)需要將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為變頻器所需的電壓無(wú)熔絲低壓斷路器QF絕對(duì)需要（1） 電源的開(kāi)閉（2） 防止發(fā)生過(guò)載和短路時(shí)的大電流燒毀設(shè)備電磁接觸器KM根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇（1） 當(dāng)變頻器跳閘時(shí)將變頻器從電源切斷（2） 使用制動(dòng)電阻器的情況下發(fā)生短路時(shí)將變頻器從電源切斷濾波器FIL根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇降低變頻器傳至電源一側(cè)的噪聲輸入電抗器ACL建議設(shè)置（1） 電源的匹配（2） 改善功率因數(shù)（3） 降低告辭諧波對(duì)其他設(shè)備的影響輸出電抗器ACL根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇降低電動(dòng)機(jī)的電磁噪聲過(guò)載繼電器THR根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇（1） 使用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)（2） 對(duì)不能使用變頻器內(nèi)電子熱保護(hù)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱保護(hù) 變壓器T變壓器的作用是將供電電網(wǎng)的高壓電源轉(zhuǎn)換為變頻器所需要的電壓（200V 或400V ）。對(duì)于以電壓型變頻器為負(fù)載的變壓器來(lái)說(shuō)，在決定其容量時(shí)應(yīng)該考慮的因素為接通變頻器時(shí)的沖擊電流和由此造成的變壓器副邊的壓降。變壓器容量的具體計(jì)算可以參考式（19）： （19）式中 P —變頻器輸出功率（被驅(qū)動(dòng)電機(jī)的總?cè)萘浚?kw ；ρt——變頻器的輸入功率因數(shù)（～，～）；η ——變頻器效率（，PWM 控制變頻器的場(chǎng)合）。在初步選擇了變壓器容量之后，下一步要考慮的問(wèn)題為接通變頻器時(shí)變壓器副邊的電壓降問(wèn)題。變頻器的工作過(guò)程是一個(gè)交流－直流－交流的電源轉(zhuǎn)換過(guò)程。在電壓型變頻器中，為了得到質(zhì)量較高的直流電壓，在其直流中間電路中設(shè)有大容量的平滑電容。當(dāng)接通變頻器電源時(shí)，平滑電容將被充電，并在充電過(guò)程中流入較大的浪涌電流，而這個(gè)浪涌電流又將給變壓器副邊帶來(lái)一個(gè)短時(shí)間的電壓降。為了抑制這種現(xiàn)象的影響，通常在變頻器內(nèi)部設(shè)有限流電阻，將浪涌電流的峰值限制在額定電流的2 ~ 3 倍左右。但是，當(dāng)變壓器的容量不夠大時(shí)，因?yàn)樯鲜鲭妷航邓急戎叵鄬?duì)較大，所以有可能使變頻器因供電電壓過(guò)低（低于額定電壓的15％～25％）而出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。因此，希望在接通變頻器時(shí)變壓器副邊的壓降能夠保持在10％以下。變壓器副邊的電壓降可以通過(guò)式（110）求得。當(dāng)求得的電壓降超過(guò)10％時(shí)，則應(yīng)重新考慮根據(jù)式（19）求得的變壓器容量。 （110）式中 Pi—變頻器合計(jì)總?cè)萘浚?kvA；Pt—變壓器容量， kvA；Xt%—以百分比表示的變壓器阻抗；n —接通電源時(shí)的電流倍數(shù)（通常為額定電流的2~3 倍）。 無(wú)熔絲低壓斷路器QF在直流回路上，濾波電容和逆變器之間，常常裝設(shè)有快速斷路器，這個(gè)斷路器具有對(duì)逆變器及以后部分的保護(hù)能力。它是一種電源開(kāi)關(guān)，決定各用電設(shè)備是否供電。在檢修用電設(shè)備時(shí)，則起隔離電源的作用。（一）、 功用(1) 隔離作用。當(dāng)變頻器進(jìn)行維修時(shí)，或長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，將QF 切斷，使變頻器與電源隔離。(2) 保護(hù)作用。低壓斷路器大都具有過(guò)電流及欠電壓等保護(hù)功能，當(dāng)變頻器的輸入側(cè)發(fā)生短路或電源電壓過(guò)低等故障時(shí)，可迅速進(jìn)行保護(hù)。（二）、 選擇因?yàn)榈蛪簲嗦菲骶哂羞^(guò)電流保護(hù)功能，為了避免不必要的誤動(dòng)作，取Iqn ≧( ~ )In （111）式中 Iqn—低壓斷路器的額定電流；In —變頻器的額定電流。 接觸器KM因?yàn)樵谑褂米冾l器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停止等控制時(shí)，是通過(guò)變頻器的控制端使用指令進(jìn)行的，而不是通過(guò)電磁接觸器進(jìn)行的，所以在正常運(yùn)行時(shí)并不需要電磁接觸器。但是，為了在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)能夠?qū)⒆冾l器從電源切斷，則需要設(shè)置電磁接觸器。此外，在使用制動(dòng)電阻的場(chǎng)合，也需要設(shè)置電磁接觸器。在制動(dòng)電路晶體管出現(xiàn)故障時(shí)，由于在制動(dòng)電阻中將連續(xù)流過(guò)大電流，所以如不盡快切斷電路，具有短時(shí)間額定值特性的制動(dòng)電阻將會(huì)被燒毀。在這種情況下，可以利用裝在制動(dòng)電阻上的過(guò)載繼電器的信號(hào)將電磁接觸器釋放，從而達(dá)到保護(hù)制動(dòng)電阻的目的。在選擇電磁接觸器時(shí)應(yīng)注意使其容量滿足額定電流大于變頻器的輸入電流值。 輸入側(cè)接觸器(1) 可通過(guò)按鈕方便地控制變頻器的通電與斷電；(2) 當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)切斷電源。 輸出側(cè)接觸器輸出接觸器僅用于和工頻電源切換等特殊情況下，一般不用。 電抗器對(duì)于電抗器來(lái)說(shuō)，根據(jù)其使用目的，也可以分為輸入用電抗器和輸出用電抗器。接電網(wǎng)電源與變頻器輸入端之間的輸入電抗器的主要作用是為了改善系統(tǒng)的功率因數(shù)和實(shí)現(xiàn)變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電源之間的匹配，而接在變頻器輸出端和電動(dòng)機(jī)之間的輸出電抗器的主要作用則是為了降低電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行噪音。在選擇電抗器的容量時(shí)，一般可以根據(jù)式（112）進(jìn)行計(jì)算。 （112）式中 V —額定電壓，V ；I —額定電流， A ；? —最大頻率， Hz 。 輸入電抗器使用輸入電抗器的主要目的有：實(shí)現(xiàn)變頻器和電源的匹配，改善功率因數(shù)，減少高次諧波的不良影響。在下述情況下，因?yàn)樽冾l器和電源不匹配，所以會(huì)使變頻器輸入電流的增值顯著增加并對(duì)變頻器內(nèi)部電路產(chǎn)生不良影響，所以應(yīng)設(shè)置輸入電抗器。(1) 電源容量在 500 kVA以上，并且為變頻器的容量的10 倍以上時(shí)；(2) 和采用了晶閘管換流的設(shè)備接在同—變壓器上時(shí)；(3) 和弧焊設(shè)備等畸變波發(fā)生源接在同一電源系統(tǒng)上時(shí)；(4) 存在大的電壓畸變時(shí)(例如，當(dāng)電路中接有改善功率因數(shù)用的電容器時(shí)，將變頻器接入電源時(shí)電容的充電電流將引起電壓畸變，而這種電壓畸變將有可能使運(yùn)行狀態(tài)中的變頻器出現(xiàn)過(guò)電流現(xiàn)象并燒壞主電路二極管) ；(5) 電源電壓不平衡時(shí)。由于半導(dǎo)體換流器件的影響，變頻器的輸入電壓和電流波形存在著畸變，即除了基波之外還存在著高次諧波。變頻器功率因數(shù)的計(jì)算也不能像通常那樣，用電網(wǎng)電源基波的電壓和電流的余弦值表示，而必須用電源的有功和無(wú)功的比值來(lái)表示。變頻器的功率因數(shù)因系統(tǒng)而異，在某些情況下它們可能很差，因此必須采取適當(dāng)措施對(duì)其加以改善，以達(dá)到提高整個(gè)交流調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行效率的目的。為了改善變頻器的輸入功率因數(shù)，可以在變頻器輸入端接入輸入電抗器來(lái)減少高次諧波。而對(duì)于大容量變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)也采用在變頻器內(nèi)部的整流電路和平滑電容之間接入直流電抗器的方法來(lái)代替輸入電抗器。雖然輸入電抗器的容量選擇和電源容量有較大關(guān)系，但在一般情況下可以按照在額定電壓和額定電流納條件下使電抗器上的電壓降在2％～5％之間的原則進(jìn)行選擇。這時(shí)，綜合功率因數(shù)一般可以改善至80％～85％。當(dāng)在同一電源系統(tǒng)中接有改善功率因數(shù)用的電容器時(shí)，變頻器產(chǎn)生的電流的高次諧波成分流入電容器將使電容器電壓上升，并可能產(chǎn)生不良影響。雖然在考慮高次諧波的影響時(shí)應(yīng)該考慮電源系統(tǒng)本身的阻抗大小，但一般說(shuō)來(lái)，只要電容器的容量滿足下式，就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。改善功率因數(shù)用電容器容量＜電源短路容量／200此外，在考慮變頻器產(chǎn)生的高次諧波對(duì)改善功率因數(shù)用電容器產(chǎn)生的不良影響時(shí)還應(yīng)考慮電容器是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)載。當(dāng)有可能出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，則應(yīng)根據(jù)需要采取以下對(duì)策：(1) 和電容串聯(lián)的形式接入電抗器；(2) 在變頻器輸入端接入輸入電抗器，以減少高次諧波；(3) 重新考慮改善功率用電容器的位置。 輸出電抗器使用輸出電抗器的目的主要是為了降低變頻器輸出中存在的高次諧波的不良影響。它包括以下兩方面的內(nèi)容：(1) 降低電動(dòng)機(jī)噪聲。在利用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制時(shí)，由于高次諧波的影響，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的磁噪聲和金屬音噪聲將大于采用電網(wǎng)電源直接驅(qū)動(dòng)時(shí)。通常電動(dòng)機(jī)的噪聲為70～80 dB ，通過(guò)接入電抗器，可以將噪聲降低5 dB 左右。此外，在希望進(jìn)一步降低電動(dòng)機(jī)噪聲時(shí)，則應(yīng)該選用低噪聲變頻器。(2) 降低輸出高次諧波的不良影響。當(dāng)負(fù)載電動(dòng)機(jī)的阻抗比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)小時(shí)（例如：驅(qū)動(dòng)高額電動(dòng)機(jī)和8 極電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器的容量小于電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)，以及希望將變頻器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加10％～20％時(shí)等），隨著電動(dòng)機(jī)電流的增加，有可能出現(xiàn)下述異常現(xiàn)象：1) 由過(guò)電流造成的保護(hù)電路誤動(dòng)作；2) 變頻器進(jìn)入限流動(dòng)作以至于得不到足夠大的轉(zhuǎn)矩；3) 轉(zhuǎn)矩效率降低；4) 電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。因此，在這些情況下，應(yīng)該選用輸出電抗器對(duì)變頻器的輸出進(jìn)行平滑，以達(dá)到減少輸出高次諧波產(chǎn)生不良影響。 電抗器主要分類(1) 交流電抗器 AL交流電抗器除了提高功率因數(shù)以外，還有以下功能：1) 削弱由電源側(cè)短暫的尖峰電壓引起的沖擊電流；2) 削弱三相電源電壓不平衡的影響。 以上。表24 常用交流電抗器的規(guī)格表表25 常用直流電抗器的規(guī)格表 以上。由于其體積較小，因此許多變頻器已將直流電抗器直接裝在變頻器內(nèi)。直流電抗器除了提高功率因數(shù)外，還可削弱在電源剛接通瞬間的沖擊電流。如果同時(shí)配用交流電抗器和直流電抗器， 以上。 EMC 濾波器FIL交流或者直流電抗器抑制了變頻器對(duì)于電網(wǎng)以及電網(wǎng)對(duì)于變頻器的大部分干擾，一般而言，輸入側(cè)電抗器總是需要的。除了這些干擾外，還有其他一些干擾。有干擾就要采取對(duì)策，這些對(duì)策的目的是消除或者減小干擾的危害，而不一定要消除干擾本身。各種對(duì)策總是有一定代價(jià)的，因此，如果某些干擾對(duì)于具體工程不構(gòu)成實(shí)際危害則不去管它。 輸入側(cè)噪聲濾波器有了電抗器之后的輸入電流里仍然剩余有諧波成分。如果要進(jìn)一步抑制這些諧波成分，需要輸人側(cè)噪聲濾波器。輸入側(cè)噪聲濾波器是由電容和電感組成的復(fù)合電路，它對(duì)諧波的濾除作用優(yōu)于單純的電抗器。如果需要加裝濾波器，建議選擇變頻器廠家推薦的型號(hào)。輸入側(cè)噪聲濾波器的安裝位置是在變頻器前，其他低壓電器之后。如果裝設(shè)了輸人側(cè)交流電抗器，則濾波器應(yīng)該在電抗器之后。加裝了電抗器后，輸入側(cè)的干擾情況對(duì)于變頻器自身工作一般已經(jīng)沒(méi)有妨礙了，有了電抗器之后，變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾也已經(jīng)符合常規(guī)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)EMC，也即對(duì)于同樣符合常規(guī)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)EMC 的電子設(shè)備的工作應(yīng)該沒(méi)有危害了。它只在電網(wǎng)中連接有抗諧波干擾能力較差，因此對(duì)電磁兼容的要求很高的電于設(shè)備時(shí)選擇。在我國(guó)，電網(wǎng)的諧波治理水平偏低，變頻器往往不是局部電網(wǎng)中惟一的諧波干擾源，因此，當(dāng)電網(wǎng)中連接有電磁兼容要求特別高的設(shè)備時(shí)，在該設(shè)備前端裝設(shè)濾波器的方法更加合理一些。在上程實(shí)踐中需要裝設(shè)輸入側(cè)噪聲濾波器的情況較少發(fā)生。 輸出側(cè)噪聲濾波器針對(duì)輸出側(cè)高頻載波干擾，可采取的對(duì)策有兩類：一是減少和抑制高頻載波的成分；二是阻斷載波干擾的傳播途徑。加裝輸出側(cè)噪聲濾波器屬于第一類對(duì)策，即減少載波成分的對(duì)策。輸出側(cè)噪聲濾波器通常由電感、電容和電阻組成復(fù)合電路，選擇時(shí)建議選用變頻器廠家推薦的型號(hào)規(guī)格。輸出噪聲濾波器的安裝連接位置在變頻器輸出側(cè)最靠近變頻器的位置。出于其中有電容元件，接線時(shí)一定要按照說(shuō)明書的方向連接。如果把應(yīng)該連接到電動(dòng)機(jī)的端子接到了變頻器側(cè)，很可能會(huì)把其中的電容器并聯(lián)到變頻器輸出端，變頻器輸出的方波調(diào)制電壓會(huì)在電容器上激勵(lì)出尖峰電流，可能損壞變頻器或者濾波器。同樣的理由，使用變頻器時(shí)不能在電動(dòng)機(jī)上并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償功率因數(shù)，如果是原來(lái)并聯(lián)了就地補(bǔ)償電容器的改造工程，并聯(lián)補(bǔ)償電容器必須拆除。電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率不能穿越中間直流回路，因此不會(huì)影響變頻器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，只會(huì)影響到從變頻器到電動(dòng)機(jī)這一段電纜上的無(wú)功損耗。與阻斷載波干擾途徑的對(duì)策比較，輸出濾波器成本比較高，因此應(yīng)該只在阻斷方式難以發(fā)揮作用時(shí)采用。從變頻器到電動(dòng)機(jī)是直接電纜連接，輸出載波干擾會(huì)經(jīng)過(guò)電纜直接進(jìn)入電動(dòng)機(jī)，這部分干擾是無(wú)法阻斷的。直接傳輸干擾有幾個(gè)主要危害：在電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生高