山東盛華電機生產廠家：淺析大功率電機變頻器不能省電的原因（二）

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大功率電機,電機生產廠家

一直都說大功率電機變頻器能省電,說的人多了也就接受了,那到底省電不省電?

誤區3、通用大功率電機只能在其額定傳速以下采用變頻調速器降速運行

經典理論認為，通用大功率電機頻率上限為55Hz。這是因為當電機轉速需要調到額定轉速以上運行時，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時，若仍按恒轉矩原則控制，則定子電壓將升高超過額定電壓。那么，當調速范圍高于額定轉速時,須保持定子電壓為額定電壓不變。這時，隨著轉速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉矩將減小，機械特性變軟，大功率電機的過載能力大幅度減少。由此可見，通用大功率電機頻率上限為55Hz是有前提條件的：

1、定子電壓不能超過額定電壓；

2、大功率電機在額定功率運行；

3、恒轉矩負載。

上述情況下，理論和試驗證明，若頻率超過55Hz，將使大功率電機轉矩變小，機械特性變軟，過載能力下降，鐵耗急增，發熱嚴重。筆者認為，大功率電機實際運行狀況表明，通用電機可以通過變頻調速器進行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動機拖動的負載來決定的。首先，要弄清負荷率是多少?其次，要搞清楚負載特性，根據負載的具體情況，進行推算。簡單分析如下：

1、事實上，對于380V通用大功率電機，定子電壓超過額定電壓10%長期運行是可以的，對電機絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高，轉矩顯著增大，定子電流減少，繞組溫度下降。

2、大功率電機負荷率通常為50%～60%一般情況下，工業用大功率電機通常在50%～60%額定功率下工作。經推算，電機輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時，定子電流下降26.4%，此時，即使是恒轉矩控制，采用變頻調速器提高電動機轉速20%，定子電流也不但不會上升，反而會下降。盡管提高頻率后，電動機鐵耗急增，但由其產生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動機繞組溫度也將明顯下降。

3、負載特性各種各樣大功率電機拖動系統是為負載服務的，不同的負載，機械特性不同。電機在提速后必須滿足負載機械特性的要求。經推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時的允許最高運行頻率(fmax)與負荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對恒功率負載，通用大功率電機的允許最高工作頻率主要受電動機轉子和轉軸的機械強度限制，筆者認為一般限制在100Hz以內為宜。

應用實例：

某廠鏈斗輸送機為恒轉矩負載，因產量提高，需將其電動機轉速提高20%。該電機型號為Y180L－6，額定功率15kW，額定電壓380V，額定電流31.6A，額定轉速980r/min，效率89.5%，功率因數0.81，運行電流18～20A，正常時最大運行功率7.5kW，負荷率為50%。安裝CIMR－G5A4015型變頻調速器后，運行頻率60Hz，提高轉速20%，變頻器輸出電壓最高設定為410V，電機運行電流12～15A，下降30%左右，電機繞組溫度明顯下降。

誤區4、忽視變頻器的自身特點

變頻調速器的調試工作一般由經銷廠家來完成，不會出現什么問題。變頻調速器的安裝工作較簡單，一般由用戶來完成。一些用戶不認真閱讀變頻調速器的使用說明書，不嚴格按照技術要求進行施工，忽視變頻器自身特點,將其等同于一般電氣器件,憑想當然和經驗辦事，為故障和事故埋下了隱患。

根據變頻調速器的使用說明書的要求，接到電動機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設。截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線段盡可能短，電纜長度不宜超過一定的距離（一般為50m）。當變頻調速器與電動機間的接線距離較長時，來自電纜的高諧波漏電流會對變頻調速器和周邊設備產生不利影響。從變頻器控制的大功率電機返回的接地線，應直接連到變頻器相應的接地端子上。變頻器的接地線切勿與焊機及動力設備共用，且盡可能短。由于變頻器產生漏電流，與接地點太遠則接地端子的電位不穩定。變頻器的接地線的最小截面積必須大于或等于供電電源電纜的截面積。為了防止干擾而引起的誤動作，控制電纜應使用絞合屏蔽線或雙股屏蔽線。同時要注意切勿將屏蔽網線接觸到其它信號線及設備外殼，用絕緣膠帶纏包起來。為了避免其受到噪聲的影響，控制電纜長度不宜超過50m。控制電纜和電動機電纜必須分開敷設，使用單獨的走線槽，并盡可能遠離。當二者必須交叉時，應采取垂直交叉。千萬不能將它們放在同一個管道或電纜槽中。而一些用戶在進行電纜敷設時，沒有嚴格按照上述要求進行施工，導致在單獨調試時設備運轉正常，正常生產時卻干擾嚴重，以致不能運行。

如某水泥廠二次風溫表突然出現指示異常：指示值明顯偏低，且大幅度波動。在此之前一直運行很好。檢查熱電偶、溫度變送器及二次儀表，均未發現問題，將相關表移到其他測點，儀表運行完全正常，而將其他測點的同類儀表換到此處，也出現同樣現象。后發現在篦冷機3號冷卻風機電動機上新安裝了1臺變頻調速器，而且正是變頻器投用后二次風溫表才出現指示異常狀態。試將變頻器停運，二次風溫表指示立即恢復正常；再起動變頻器，二次風溫表又出現指示異常，連續反復試驗幾次均是如此，從而判斷出變頻器的干擾是造成二次風溫表顯示異常的直接原因。該風機為離心式通風機，原來采用閥門調節風量，后改為變頻調速調節風量。由于現場粉塵較大，環境惡劣，故將變頻器安裝在MCC(電動機控制中心)控制室。為了施工方便，變頻器接在該風機主接觸器的下側，變頻器輸出電纜使用該風機電動機的動力電纜。該風機大功率電機的動力電纜為聚氯乙烯絕緣無鋼鎧護套電纜，并與二次風溫表信號電纜在同一電纜溝的不同橋架層平行敷設?？梢?，正是因為變頻器輸出電纜沒有采用鎧裝電纜或穿鐵管敷設，導致了干擾現象的發生。這個教訓對原來沒有采用變頻器的改造項目要引起特別注意。

在變頻調速器的日常維護中也要特別小心。有的電工一發現變頻器故障跳停，就立即打開變頻器進行維修。這樣做是很危險的，有可能發生人身觸電事故。這是因為即使變頻器不處于運行狀態，甚至電源已經切斷，由于其中的電容器的存在，變頻器的電源輸入線、直流端子和電動機端子上仍然可能帶有電壓。斷開開關后，必須等待幾分鐘后，使變頻器放電完畢，才能開始工作。還有的電工習慣于一發現變頻調速系統跳停，就立即用搖表對變頻器拖動的大功率電機進行絕緣測試，從而判斷大功率電機是否燒毀。這也是很危險的，易使變頻器被燒。因此，在大功率電機與變頻器之間的電纜未斷開前，絕對不能對電機進行絕緣測試，也不能對已連接到變頻器的電纜進行絕緣測試。

對變頻器的輸出參數進行測量時也要特別注意。由于變頻器的輸出為PWM波形，含有高次諧波，而電動機轉矩主要依賴于基波電壓有效值，故測量輸出電壓時，主要是測量基波電壓值，使用整流式電壓表，其測量結果最接近數字頻譜分析儀測量值，而且與變頻器的輸出頻率有極好的線性關系。若需進一步提高測量精度，可以采用阻容濾波器。數字萬用表容易受干擾，測量有較大的誤差。輸出電流需要測量包括基波和其他高次諧波在內的總有效值，因此常用的儀表是動圈式電流表（在電動機負載時，基波電流有效值和總電流有效值差別不大）。當考慮到測量方便而采用電流互感器時，在低頻情況下電流互感器可能飽和，所以，必須選擇適當容量的電流互感器。

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