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    ABB變頻器應用誤區及應對策略
    發布時間:2017-09-08

    1 引言

    變頻器在節能、功率因數補償、軟啟動、PID調節等方面具有十分明顯的優勢,因而被廣泛應用在機電控制的各個領域。ABB公司主要致力于研發生產的變頻器有標準變頻器、工業變頻器和組合式變頻器,具有高可用性和高性能;共用直母線的優勢、簡單的電源線連接、經常降低的線電流及幾個傳動公用的制動資源;獨特的超快速DTC控制輕緩驅動機械部件,又能嚴格保持所需的速度。筆者從事電力生產行業多年,使用過多種品牌的變頻器,就調試、性能、安全、易用性方面,ABB品牌當屬佼佼者。本文以ACS 800系列為例,做相關的闡述。

    2 變頻器應用誤區及應對策略

    (1)誤區一:在變頻器輸出回路連接電磁開關、電磁接觸器。

    在實際應用中,一些場合需要使用到接觸器進行變頻器切換:如當變頻故障時切換到工頻狀態運行或是當采用一拖二方式,一臺電動機故障,變頻器轉向拖動另一臺電動機等情況。所以許多用戶會認為在變頻器輸出回路加裝電磁開關、電磁接觸器是標準的配置,是安全斷開電源的方式,事實上這種做法存在較大的隱患。

    弊端:在變頻器還在運行的時候,接觸器先行斷開,突然中斷負載,浪涌電流會使過電流保護動作,會給整流逆變主電路產生一定的沖擊。嚴重的,甚至會使變頻器輸出模塊IGBT造成損壞。同時,在帶感性電動機負載時,感性磁場能量無法快速釋放,將產生高電壓,損傷電動機和連接電纜的絕緣。

    應對策略:將變頻器輸出側直接與電動機電纜相連,正常起停電動機可以通過觸發變頻器控制端子來實現,達到軟起軟停的效果。若必須在變頻調速器輸出側使用接觸器,則必須在變頻調速器輸出與接觸器動作之間,加以必要的控制聯鎖,保證只有在變頻調速器無輸出時,接觸器才能動作。

    (2)誤區二:設備正常停運時,斷開變頻器交流輸入電源。

    在設備正常停運時,很多用戶習慣于斷開變頻器交流輸入電源開關,認為那樣更安全、也可以節能。

    弊端:此種做法,表面上似乎可以起到保護變頻器不受電源故障沖擊的作用。實際上,變頻器長時間不帶電,加上現場環境濕度影響,會造成內部電路板受潮而發生緩慢氧化、逐漸出現短路現象。這就是在變頻器斷電停運一段時間后,再次送電時會頻繁報軟故障的原因。

    應對策略:除設備檢修外,應使變頻器長時間處于帶電狀態。除此之外,還應開啟變頻控制柜的上下風扇、在柜內放置干燥劑或安裝自動溫濕度控制加熱器,保持通風和環境干燥。

    (3)誤區三:露天或粉塵環境下安裝的變頻器控制柜采用密封型式。

    在部分廠礦、地下室、露天安裝使用的變頻器控制柜,會經受著如高溫、粉塵、潮濕等惡劣環境的嚴酷考驗。為此,很多用戶會選用密封型式的變頻柜。這樣雖然在一定程度上可以起到防雨、防塵的效果,但同時也帶來了變頻器散熱不良的問題。

    弊端:控制柜密封嚴實會使得變頻器因通風散熱能力不足而引起內部元器件過熱,熱敏元件保護動作,造成故障跳閘,設備被迫停運。

    應對策略:在變頻器控制柜上部加裝透氣的防雨罩,且帶有防塵濾網,同時作為排氣口。下部也同樣開槽安裝帶濾網的風扇,作為進氣口??梢孕纬煽諝饬魍?,同時過濾環境里的粉塵。冷卻空氣流通方向:從底部流向頂部。變頻器之間的橫向安裝距離應不小于5mm,進入變頻器的冷卻空氣溫度不能超過+40℃。如果環境溫度長時間在+40℃以上,則需考慮將變頻器安裝在帶空調的小室內。

    在控制箱中,變頻器一般應安裝在箱體上部,******不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

    (4)誤區四:為提高電壓品質,在變頻器輸出端并聯功率因數補償電容器。

    部分企業由于用電容量限制,電壓品質得不到保障,特別是大型用電設備投用時,會造成廠站內母線電壓降低,負載功率因數明顯隨著下降。為提高電壓品質,用戶通常在變頻器輸出端并聯功率因數補償電容器,希望可以改善電動機功率因數。

    弊端:將功率因數補償電容器與浪涌吸收器連接在電機電纜上(在傳動單元和電機之間),它們的影響不僅會降低電機的控制精度,還會在傳動單元輸出側形成瞬變電壓,引起ACS 800傳動單元的******性損壞。如果在ACS 800的三相輸入線上并聯功率因數補償電容器,必須確保該電容器和ACS 800不會同時充電,以避免浪涌電壓損壞變頻器。變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器,由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動。

    應對策略:將電容器拆除后運轉,至于改善功率因數,在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。

    (5)誤區五:選用斷路器作為變頻器熱過載和短路保護,效果比熔斷器好。

    斷路器具備較為完善的保護功能,已廣泛應用在配電設備中,大有取代傳統熔斷器的趨勢?,F在許多廠商生產的成套變頻調速設備,也基本上都配置斷路器(空氣開關),其實這也存在一些安全隱患。

    弊端:在電源電纜發生短路故障時,斷路器保護動作跳閘由于斷路器本身的固有動作時間而產生延時,此期間會將短路電流引入變頻器內部,造成元件損壞。

    應對策略:只要電纜是根據額定電流選型的,變頻器傳動單元就能保護自身、輸入端和電機電纜,以防止熱過載,并不需要附加額外的熱過載保護設備。配置熔斷器將可在短路情況下保護輸入電纜,在傳動裝置內部短路時減少裝置損壞和防止相連設備的損壞。

    檢查配置的熔斷器動作時間應低于0.5s,動作時間取決于熔斷器類型(gG或aR)、供電網路阻抗、電源電纜的橫截面積、材料和長度。當使用gG熔斷器超出0.5s動作時間時,快熔(aR)在多數情況下可將動作時間減少到一個可接受水平,熔斷器必須為無延時類型。

    斷路器對傳動設備不能提供足夠快的保護,因為它們的反應速度比熔斷器慢。因此需要快速保護時,應使用熔斷器而不是斷路器。

    (6)誤區六:變頻器選型只需考慮負載功率。

    許多用戶在采購變頻器時,通常只根據驅動電動機的功率來匹配變頻器容量。其實,電動機所帶動的負載不一樣,對變頻器的要求也不一樣。

    弊端:由于電動機所帶的負載特性存在差異,如果不充分考慮綜合因素,可能會造成變頻器使用不當而損壞,同時由于未配備必要的制動單元和濾波器,可能會引起安全風險。

    應對策略:針對負載的特性和類型,合理選用變頻器的容量和配置。

    ①風機和水泵是***普通的負載:對變頻器的要求***為簡單,只要變頻器容量等于電動機容量即可(空壓機、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉需加大容量)。

    ②起重機類負載:這類負載的特點是啟動時沖擊很大,因此要求變頻器有一定余量。同時,在重物下放肘,會有能量回饋,因此要使用制動單元或采用共用母線方式。

    ③不均行負載:有的負載有時輕,有時重,此時應按照重負載的情況來選擇變頻器容量,例如軋鋼機機械、粉碎機械、攪拌機等。

    ④大慣性負載:如離心機、沖床、水泥廠的旋轉窯,此類負載慣性很大,因此啟動時可能會振蕩,電動機減速時有能量回饋。應該用容量稍大的變頻器來加快啟動,避免振蕩。配合制動單元******回饋電能。

    3 結語

    變頻器在于其他智能設備(PLC、DCS系統)配合后,可實現多重控制策略和閉環調節,其本身也具備較為完善的保護功能。但在實際應用和安裝環境中,卻存在許多誤區。正視矛盾的所在,規避風險,合理運用,才是提高變頻器效率和使用壽命的關鍵。



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