使用变频器的误区 - 广州嘉控自动化设备有限公司
使用变频器的误区
一些文献宣称变频调速器是节电控制产品，给人的感觉是只要使用变频调速器都能节电。实际上，变频调速器之所以能够节电，是因为其能对电动机进行调速。如果说变频调速器是节电控制产品的话，那么所有的调速设备也都可以说是节电控制产品。变频调速器只不过比其它调速设备效率和功率因数略高罢了。
变频调速器能否实现节电，是由其负载的调速特性决定的。对于离心风机、离心水泵这类负载，转矩与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。只要原来采用阀门控制流量，且不是满负荷工作，改为调速运行，均能实现节电。当转速下降为原来的80%时，功率只有原来的51.2%。可见，变频调速器在这类负载中的应用，节电效果最为明显。对于罗茨风机这类负载，转矩与转速的大小无关，即恒转矩负载。若原来采用放风阀放走多余风量的方法调节风量，改为调速运行，也能实现节电。当转速下降为原来的80%时，功率为原来的80%。比在离心风机、离心水泵中的应用节电效果要小得多。对于恒功率负载，功率与转速的大小无关。水泥厂恒功率负载，如配料皮带秤，在设定流量一定的条件下，当料层厚时，皮带速度减慢;当料层薄时，皮带速度加快。变频调速器在这类负载中的应用，不能节电。
与直流调速系统比较，直流电动机比交流电动机效率高、功率因数高，数字直流调速器与变频调速器效率不相上下，甚至数字直流调速器比变频调速器效率略高。所以，宣称使用交流异步电动机和变频调速器比使用直流电动机和直流调速器要节电，理论和实践证明，这是不正确的。
误区2、变频器的容量选择以电动机额定功率为依据
相对于电动机来说，变频调速器的价格较贵，因此在保证安全可靠运行的前提下，合理地降低变频调速器的容量就显得十分有意义。
变频调速器的功率指的是它适用的4极交流异步电动机的功率。由于同容量电动机，其极数不同，电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多，电动机额定电流增大。变频调速器的容量选择不能以电动机额定功率为依据。同时，对于原来未采用变频器的改造项目，变频调速器的容量选择也不能以电动机额定电流为依据。这是因为，电动机的容量选择要考虑最大负荷、富裕系数、电动机规格等因素，往往富裕量较大，工业用电动机常常在50%～60%额定负荷下运行。若以电动机额定电流为依据来选择变频调速器的容量，留有富裕量太大，造成经济上的浪费，而可靠性并没有因此得到提高。
对于鼠笼式电动机，变频调速器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则，这样可以最大限度地节约资金。对于重载起动、高温环境、绕线式电动机、同步电动机等条件下，变频调速器的容量应适当加大。
对于一开始就采用变频器的设计中，变频器容量的选择以电动机额定电流为依据无可厚非。这是因为此时变频器容量不能以实际运行情况来选择。当然，为了减少投资，在有些场合，也可先不确定变频器的容量，等设备实际运转一段时间后，再根据实际电流进行选择。
误区3、用视在功率计算无功补偿节能收益
用视在功率计算无功补偿节能效果。如原系统风机工频满载工作时，电动机运行电流为289A，采用变频调速时，50Hz满载运行时的功率因数约为0.99，电流是257A，这是由于变频器内部滤波电容产生改善功率因数的作用。节能计算如下：ΔS=UI=×380×(289-257)=21kVA因此该文认为其节能效果约为单机容量的11%左右。
实际分析：S即表示视在功率，即电压与电流的乘积，电压相同时，视在功率节约百分比与电流节约百分比是一回事。在有电抗的电路中，视在功率只是反映了配电系统的允许最大输出能力，而不能反映电动机实际消耗的功率。电动机实际消耗的功率只能用有功功率表示。在该例中，虽用实际电流计算，但计算的是视在功率，而不是有功功率。我们知道，电动机实际消耗的功率是由风机及其负载决定的。功率因数的提高并没有改变风机的负载，也没有提高风机的效率，风机实际消耗的功率没有减少。功率因数提高后，电动机运行状态也没有改变，电动机定子电流并没有减少，电动机消耗的有功功率和无功功率都没有改变。功率因数提的原因是变频器内部滤波电容产生无功功率供给了电动机消耗。随着功率因数提高，变频器的实际输入电流减少，从而减少了电网至变频器之间的线损和变压器的铜耗。同时，负荷电流减小，给变频器供电的变压器、开关、接触器、导线等配电设备可以带更多的负载。需要指出的是，如果象该例一样不考虑线损和变压器铜耗的节约，而考虑变频器的损耗，变频器在50Hz满载运行时，不仅没有节能，而且还费电。因此，用视在功率计算节能效果是不对的。上一篇：下一篇：
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变频器用电抗器的选型及注意事项 之三
发布时间： 10:29:19
通常用电抗器的选型有如下一些情况及注意事项：三、输出电抗器的选用3.1 &输出电抗器的作用输出电抗器接在变频器输出端与负载（电机）之间，是交流电抗器，有效抑制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压，减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响，补偿长线分布电容的影响，增加变频器到的导线距离。变频器输出是脉冲宽度调制的电压波(PWM波)它是前后沿很陡的一联串脉冲方波，存在丰富的谐波，这些谐波有害于电机和负载的寿命(典型的是电机绕阻匝间瞬变电压dv/dt过高，造成匝间击穿)，以及对周围电器干扰；当负载端电容分量大时，造成变频器的开关器件流过大的冲击电流，会损坏开关器件。如图3.1所示。图3.1 &变频器输出调制波形为了减轻变频器输出dv/dt对外界的干扰，降低输出波形畸变，达到环保标准，减少对电机绕组的电压冲击造成绝缘损坏，降低电机的温升和噪音，避免在变频器输出功率管上因dv/dt和流过过大的脉冲冲击电流使功率管损坏，以及降低负载短路造成对变频器的损伤，有必要在变频器输端增设交流电抗器。同时为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非。3.2 &建议加装输出电抗器的情况当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时，应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响，避免变频器过流。变频器输出的脉冲电压通过长的输电线时，由于长线上电波的反射叠加使得在长线(即变频器输出导线)超过临界长度后，电压有可能达到直流母线(变频器内直流母线)电压的2倍。因此变频器输出线长度受到了限制，为解除这种限制，必须接入输出侧交流电抗器。接入后，送到电机等负载上的波形就接近正弦电压波形了。输出侧交流电抗器其抑制频率在较高频率范围，因此，使用铁氧体磁芯，以减少损耗，但体积较大。在有变压器插入于变频器与负载之间的使用条件下，变压器输入绕组的漏抗和变压器损耗大大削弱了调制波，起到了输出侧电抗器的作用，因此有利于输出到负载电机的波形滤波平滑，此时往往有了输出侧变压器就可以省略输出侧交流电抗器。对于电动机的电缆超过50米的用户输出端应加交流输出电抗器。下表给出了Fe变频器与电机的安装距离对照表。表3.1 &变频器与电机的安装距离（载波频率）变频器功率/KW额定电压/V非屏蔽导线允许长度/m无输出电抗器有输出电抗器4200～600501505.5702007.5100220111102401512026018.51302802215030030～200380～6901503003.3 &输出电抗器的选择输出电抗器有两种类型：一种是铁芯式电抗器，当变频器的载波频率小于3KHZ时采用；另一种是铁氧体式，当变频器的载波频率大于3KHZ而小于6KHZ时采用。一般电抗器生产厂家给出了电抗器的压降和额定电流，其电感量可以通过公式计算出来（同进线电抗器的计算方法）。输出电抗器的额定电流应以电机额定电流相当。电压降应不超过额定线电压的0.5～1.5%。一般取2~5V。下表给出了常用输出交流电抗器的规格。表3.2 &常用输出交流电抗器的规格电动机容量/KW303745557590110132160200额定电流/A607590110150170210250300380电感量/mH0.320.260.210.180.130.110.090.080.060.053.4 &输出电抗器的接线方法输出侧交流电抗器的电感接法有一定讲究，绕制在磁芯上的导线头尾的位置关系到电感向外发射干扰能量的大小程度。图3.2所示，绕组头1在里层，尾2在外层，因此1接变频的输出2接负载电机较好，这样，变频器输出端的强干扰被外层屏蔽，减少干扰向外发射。图3.2 & &输出侧交流电抗器断面结构
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评价（0人参与，0条评价）& 在日常工作当中，变频器选型时应该要注意哪些事项呢？首先我们要知道变频器不是在任何情况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解。
共分为七个注意的地方：
1、长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式或改用6级电机，使电机运转在较高频率附近。
2、 变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。
3、 负载类型和变频器的选择：
电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。
4、 风机和水泵是最普通的负载：对变频器的要求最为简单，只要变频器容量等于电动机容量即可(空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量)。
5、起重机类负载：这类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有一定余量。同时，在重物下放肘，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
6、 不均行负载：有的负载有时轻，有时重，此时应按照重负载的情况来选择变频器容量，例如轧钢机械、粉碎机械、搅拌机等。
7、大惯性负载：如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑，此类负载惯性很大，因此启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动，避免振荡。配合制动单元消除回馈电能。
图为：西门子G120变频器
第二、变频器使用八大注意事项
1、振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。
2、电气环境、物理环境 、环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。
3、工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，变频器的安装应严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
4、防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。
5、腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气
6、防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和逆变，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳的,来屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。
7、变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。
8、在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏。但在实际工作中，特别是电源线架空引入情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器(选件)，或按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，基本上能够有效解决雷击问题。
变频器要想买的放心，用的称心就必须要了解变频器的基本常识以及安全使用知识，这样不但能更好的工作，而且也能延长变频器的工作寿命！
图为：西门子V20变频器
变频器的外部配置及应注意的问题是什么
(1)选择合适的外部熔断器:避免因内部短路对社流器件的损坏，变频器的型号确定后，若变频器内部整流电路前没有保护可控硅器件的快速熔断器.则变频器与电源之间应配置特合要求的熔断器和隔离开关，不能用空气断路器代替熔断器和隔离开关。
(2)选择变频器的引人和引出电缆:根据变频器的功率选择导线截面合适的不芯或四芯屏蔽动力电缆。尤其是从变频器到电机之间的动力电缆一定要选用屏蔽结构的电缆且要尽可能短，这样可降低电磁辐肘和容性端电流。当电缆长度超过变频器所允许的输出电缆长度时，电缆的杂散电容将彰响变频器的正常工作，为此，要配置输出电抗器。对于控制电缆.尤其是I/O信号电缆也要用屏蔽结构。对于变频器的外围元件与变频器之间的连接电缆其长度不得超过10m。
(3)在输入侧装交流电抗器或EMC波器根据变频器安装场所的其他设备对电网品质的要求，若变频器工作时已影响到这些设备的正常运行，可在变频器输入侧装交流电抗器或EMC滤波器，抑制由功率器件通断引起的电磁十扰。若与变频器连接的电网的变压器中性点不接地.则不能选用EMC滤波器当变频器用500v以上电压驭动电机时，需在输出侧配置du/dt滤波器，以抑制逆变输出电压尖峰和电压的变化.有利于保护电机，同时.也降低了容性漏电流和电机电缆的高频辐射以及电机的高频损耗和轴承电流。使用du/dt滤波器时要注意滤波器土的电压降将引起电机转矩的稍微降低:变频器与滤波器之间电缆长度不得超过3m。
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文章标题：变频器在应用过程中要注意哪些问题？
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