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變頻器的主要電路及外接器件的選擇

時間:2018-03-28 10:24:37來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:? 問題1 一般情況下,變頻器的內(nèi)部主電路是怎樣構(gòu)成的?基本結(jié)構(gòu)低壓中、小容量的變頻器都采用“交原直原交”變換方式,其基本電路由整流和逆變兩大部分組成.......

1變頻器的主電路

問題1一般情況下,變頻器的內(nèi)部主電路是怎樣構(gòu)成的?

1)基本結(jié)構(gòu)低壓中、小容量的變頻器都采用“交原直原交”變換方式,其基本電路由整流和逆變兩大部分組成,如圖1所示。

問題2在電路中和濾波電容器并聯(lián)的電阻起什么作用?

迄今為止,電解電容器的耐壓只能做到500V。而三相380V的電源電壓經(jīng)全波整流后,直流電壓的峰值為537V,平均值也有513V。因此,濾波電容器只能由兩個(或兩組)電解電容器串聯(lián)而成。為了增大電容量,改善濾波效果,變頻器內(nèi)總是先將若干個電解電容器并聯(lián)成一組,然后再將兩組電容器(CF1和CF2)串聯(lián)起來,電路如圖2所示。

由于每個電容器的電容量不可能絕對相同,尤其是電解電容器,其電容量的離散性較大,若干個并聯(lián)以后,兩組電容器的電容量之間的差異是比較明顯的。串聯(lián)以后,兩個電容器組上的電壓分配將是不均衡的。這將導(dǎo)致兩組電容器使用壽命的不一致。

解決電壓不均衡的方法,便是在兩個電容器組的兩端分別并聯(lián)電阻值相等的均壓電阻RC1和RC2,如圖2所示。其原理如下。

由于電阻的阻值容易做得比較準(zhǔn)確,從而保證了均壓的效果。

問題3在整流橋和電容器之間為什么要接電阻和開關(guān)器件的并聯(lián)電路?

就整流和濾波的基本過程而言,低壓和高壓是相同的。

問題的關(guān)鍵是,合上電源前,電容器上是沒有電荷的,電壓為0V,而電容器兩端的電壓又是不能突變的。就是說,在合閘瞬間,整流橋兩端(P、N之間)相當(dāng)于短路。因此,在合上電源時,就出現(xiàn)了兩個問題:

第一個問題是,有很大的沖擊電流,如圖3中的曲線淤,這有可能損壞整流管。

第二個問題是,進(jìn)線處的電壓在瞬間會下降到0V,如圖3中的曲線于所示。

這兩個特點(diǎn),在高、低壓整流電路中完全一樣。但低壓整流電路是要通過變壓器來降壓的。變壓器的繞組是一個大電感,它猶如一個屏障,能對合閘時的沖擊電流起到限制作用,如圖3中的曲線淤。而在變頻器的整流電路中,就沒有這樣的屏障,故沖擊電流就要嚴(yán)重得多,如圖3中的曲線榆所示。

至于進(jìn)線側(cè)的電壓波形,在低壓整流電路中,變壓器的二次側(cè)電壓,一定會瞬間降到0V,如圖3(a)中的曲線于。但反映到變壓器的一次側(cè),這樣的瞬間降壓就被緩沖了,如圖3(a)中的曲線盂,所以對同一網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備不構(gòu)成干擾。而變頻器整流電路中沒有變壓器的緩沖,它的進(jìn)線電壓就是電網(wǎng)電壓。所以,在合閘瞬間,電網(wǎng)電壓要降到0V,如圖猿(b)中的曲線虞,這將影響同一網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備的正常工作,通常稱之為干擾。

所以,在整流橋和濾波電容之間,就需要接入一個限流電阻RL。一方面減小了通電時的沖擊電流,如圖猿(c)中的曲線愚。另一方面,瞬間的電壓降,也都降到限流電阻上了,二次側(cè)的電壓波形也解決了。等到電容器上的電壓上升到一定程度時,再把限流電阻短路掉,這就是限流電阻并聯(lián)開關(guān)器件的原因。

問題4直流回路的電源指示為什么不裝在面板上?

表示變頻器已經(jīng)通電的電源指示由顯示屏進(jìn)行顯示。

直流回路的電源指示如圖4所示,其作用并不在于顯示變頻器是否通電,而是指示濾波電容器上是否有電。

當(dāng)變頻器切斷電源后,由于逆變橋已經(jīng)停止工作,濾波電容器的放電過程將十分緩慢。因此,當(dāng)維修人員打開變頻器的蓋子后,濾波電容器上往往還有較高的直流電壓,有可能對維修人員的人身安全構(gòu)成威脅。

所以,直流回路電源指示的作用是向維修人員警示:濾波電容器尚未放電完畢,不能觸摸帶電部分。

問題5每個逆變管旁邊,為什么都要反并聯(lián)二極管?

在逆變橋中的每個逆變管旁邊,都要反并聯(lián)一個二極管,如圖1中之VD7耀VD12所示。它的主要作用是為定子繞組的電感反饋能量提供回路。

異步電動機(jī)的定子等效電路是一個電阻電感電路,如圖5所示,其電流的變化(曲線于)將滯后于電壓的變化(曲線淤)。

在0耀t1段:電流蚤與電壓u的方向相反,是繞組的自感電動勢(即反電動勢)克服電源電壓在作功(磁場作功)。這時的電流將通過反并聯(lián)二極管流向直流回路,給濾波電容器充電;

在t1耀t2段:電流蚤與電壓u的方向相同,是電源電壓克服繞組的自感電動勢在作功(電源作功)。這時的電流是濾波電容器通過逆變管流向電動機(jī)而進(jìn)行的放電。

如果沒有反并聯(lián)二極管,則因?yàn)槟孀児苤荒軉畏较驅(qū)ǎ@組的磁場無法與電源交換能量,電動機(jī)的電流波形將發(fā)生畸變。

問題6變頻器的主電路有哪些接線端子?

主電路接線端子的排列大致如圖6所示。

說明如下:

1)R、S、T變頻器的輸入端子,接至電源;

2)U、V、W變頻器的輸出端子,接至電動機(jī);

3)P、N濾波后直流電路的垣、原端子;

4)P1整流橋輸出的垣端,出廠時P1端與P端之間用一銅片短接,在需要接入直流電抗器DL時,拆去銅片,將DL接在P1和P之間;

5)PE接地端。

圖6(b)所示的是接入直流電抗器和制動單元、制動電阻的情形。

2變頻器的外接主電路與器件選擇問題7怎樣選擇空氣斷路器的容量?

1)必須考慮的因素因?yàn)榭諝鈹嗦菲骶哂羞^電流保護(hù)功能,為了避免變頻器接通電源時引起空氣斷路器的誤動作,在進(jìn)行選擇時,必須考慮以下因素(如圖7所示):

(1)變頻器在剛接通電源的瞬間,對電容器的充電電流可高達(dá)額定電流的(2耀3)倍(在有限流電阻的情況下);

(2)變頻器的進(jìn)線電流是脈沖電流,高次諧波成分極多,當(dāng)基波電流達(dá)到額定值時,實(shí)際電流的有效值要比額定電流大;

(3)變頻器本身具有一定的過載能力,通常為150豫,1min。

2)選擇方法為了避免誤動作,空氣斷路器應(yīng)選

問題8變頻器前面一定要加接觸器嗎?

一般說來,在空氣斷路器和變頻器之間,應(yīng)該接“輸入接觸器”。其主要作用如圖8所示。

1)控制方便可通過按鈕開關(guān)方便地控制變頻器的通電與斷電;

2)發(fā)生故障時可自動切斷變頻器電源這包括兩個方面:

(1)變頻器自身發(fā)生故障,報警輸出端子動作(圖中的B原C端之間斷開)時,可迅速切斷變頻器的電源;

(2)當(dāng)控制系統(tǒng)中有其他故障信號(如圖中的AL觸點(diǎn)斷開)時,也可迅速切斷變頻器的電源。

問題9變頻器與電動機(jī)之間要不要接輸出接觸器?

1)一臺變頻器控制一臺電動機(jī)且不需要切換當(dāng)一臺變頻器只控制一臺電動機(jī),且并不要求和工頻電源進(jìn)行切換時,變頻器與電動機(jī)之間不要接輸出接觸器。主要原因是:如果接入了輸出接觸器,則有可能在變頻器的輸出頻率較高的情況下直接起動電動機(jī),產(chǎn)生較大的起動電流,導(dǎo)致變頻器跳閘。

2)必須接輸出接觸器的場合必須接輸出接觸器的情況主要有兩種:

(1)一臺變頻器接多臺電動機(jī)這時,每臺電動機(jī)必須有單獨(dú)控制的接觸器,如圖9(a)所示;

(2)變頻和工頻需要切換這種情況下,當(dāng)電動機(jī)接至工頻電源時,必須切斷和變頻器之間的聯(lián)系。因此,電動機(jī)和變頻器之間的接觸器是必須的,如圖9(b)所示。

問題10變頻器與電動機(jī)之間是否需要接熱繼電器?

和輸出接觸器類似,當(dāng)一臺變頻器只控制一臺電動機(jī),且并不要求和工頻進(jìn)行切換時,由于變頻器本身具有熱保護(hù)功能,所以沒有必要接熱繼電器;當(dāng)一臺變頻器接多臺電動機(jī)時,由于每臺電動機(jī)的容量比變頻器小得多,變頻器不可能對每臺電動機(jī)進(jìn)行熱保護(hù)。則每臺電動機(jī)只能分別由各自的熱繼電器進(jìn)行保護(hù);當(dāng)電動機(jī)需要在變頻和工頻之間進(jìn)行切換控制的情況下,因?yàn)樵诠ゎl運(yùn)行時,變頻器不可能對電動機(jī)進(jìn)行熱保護(hù),故熱繼電器也是必須的。

問題11熱繼電器在變頻器輸出電路中容易誤動作,何故?

變頻器的輸出電流盡管已經(jīng)和正弦波十分地接近了,但它畢竟還有和載波頻率相同的高次諧波成分。因此,在電動機(jī)的輸出功率相同的情況下,其每相電流的有效值大于工頻運(yùn)行時的相電流。這就是當(dāng)電動機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時,熱繼電器容易誤動作的原因。解決的方法有:

1)加大熱繼電器的動作電流一般說來,熱繼電器的動作電流應(yīng)增加10%左右。

2)接入旁路電容在熱繼電器的發(fā)熱元件旁邊,并聯(lián)一個旁路電容器,使高次諧波電流不流經(jīng)熱繼電器的發(fā)熱元件,如圖10所示。

問題12為什么變頻器的輸出線有時需要加粗?

因?yàn)樽冾l器的輸出電壓是和輸出頻率一起變化的,當(dāng)輸出頻率很低時,輸出電壓也很低。因此,線路上的電壓降所占的比例將增大,使電動機(jī)實(shí)際得到的電壓減小,嚴(yán)重時將不能正常運(yùn)行。一般將電動機(jī)和變頻器之間的線路電壓降規(guī)定為

因此,當(dāng)電動機(jī)和變頻器之間的距離較遠(yuǎn),工作頻率又較低的情況下,必須考慮線路電壓降的影響,如圖11所示。必要時,應(yīng)適當(dāng)加粗變頻器的輸出線。

問題13電動機(jī)和變頻器之間的距離較遠(yuǎn)時應(yīng)采取哪些措施?

由于變頻器輸出電壓是高頻脈沖電壓,當(dāng)電動機(jī)和變頻器之間的距離較遠(yuǎn)時,線間的分布電容和電動機(jī)的漏磁電感之間有可能因接近于諧振點(diǎn)而導(dǎo)致電動機(jī)的輸入電壓偏高,從而使電動機(jī)的槽絕緣容易損壞,或運(yùn)行時發(fā)生振動。

解決的辦法,是在變頻器的輸出側(cè)接入輸出電抗器。

如電動機(jī)的容量較小,與變頻器的距離又并不很遠(yuǎn)時,則將變頻器的三根輸出線按同方向一起繞制在高頻磁心上就可以了,如圖12所示。

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