谈变频器使用的体会-建筑电气2010.4

谈变频器使用的体会
邹 军(广州市设计院，广州市 510620)
Discussion on the Experience in ApplicationofFrequency Converters
ZouJun(Guangzhou Design Institute，Guangzhou 510620，China)
Abstract The operating principles and energy— 加在电机端子上，电机的输出效果就基本相同。
saving principles ofthe frequency converters．as well as 根据这一原理，可将正弦半波分成n等份．则
the usageoccasions andnoteworthy problems offrequency 正弦半波可看成是由，1个彼此相连的脉冲序列组
converters are introduced．The applications between 成。因正弦半波的弧度为1r，故每份脉冲的宽度为
frequency convertersand soft starters alecompared．
订／n。用这一系列幅值相等、宽度按正弦规律变
Key words Frequency converter Energy—saving
化、而和对应的正弦波部分面积相等的矩形脉冲电
Frequency load Harmonic
压来代替正弦波电压(见图2)。电机的输出效果
基本相同。
摘要介绍了变频器的工作原理、节能原理、
使用场合，以及使用中应注意的问题。比较了变频器 f(t)
与软启动器的使用。
关键词 变频器 节能 频率 负载谐波
(a)矩形 (b)三角形 (C)正弦波形
随着电力电子技术的不断发展．变频技术得到了 (a)Rectangle (b)Tfiande (c)Sinewave
图1三种电压脉冲
飞速发展，变频器价格的降低．使用寿命的延长，维
Fig．1 Three kindsof voltagepulses
修的方便．使得变频技术广泛应用在空调系统的冷冻 撼
水泵、冷却水泵、空调末端风机中。目前。国内不少
专门研究空调节电的公司．其主要节电技术是变频调
j；j i} 一面J
速。在民用建筑中，生活水泵、电梯普遍采用变频技
{{}j i}l宽度为，／以
术，实际工程设计中也越来越多地使用变频器。下面
笔者结合工程设计．分析变频器的工作原理及使用中 一黼黼障罄 相等，
弦规律变化
应注意的问题。
1变频器工作原理
一般工程中使用的变频器都是交一直～交型变
2变频调速及节能原理
频器。其工作原理是：将工频50Hz的正弦交流电
通过二极管或晶闸管整流为直流电．再将直流电逆 异步电动机的转速：
变为各种频率的交流电。变频器的理论依据是自控 n=60f(1一s)／p
原理中的“面积等效原理”：“冲量(即窄脉冲的面 式中：厂——电网频率；
积)相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同～ s——电动机转差率：
环节上，其效果基本相同。”图1的三种电压脉冲 P——电动机定子绕组的极对数。
分别为：①矩形；②三角形；③正弦波形。只要这 由上式可知，转速n与频率厂成正比。只要改变
三种电压波形对应的面积相等．分别将这三种波形 频率．厂即可改变电动机的转速。因为变频器能改变输
堡壅塑堡堡旦堕堡叁l!!!n。
●●建裁电乞。
·—·——III—_I■BU|LDiNG
2131口年第4期』ELECTRICITY
出电压的频率厂'所以变频器最显著的特点就是能调 母线电压升高。变频器通过制动电阻将这些多余的能
速，这是效率最高的一种调速方式。由于离心风机、 量以热能的形式消耗掉．或通过能量反馈装置将这些
离心泵类变转矩负载的功率消耗与转速的立方成正 能量转换成交流电，反馈回电网。如果变频器母线上
比，例如变频器运行在30 Hz时．其功率消耗只有额 的电压在很短时间内急剧升高而来不及将这部分能量
定功率的(30／50)3=21．6％。所以变频器用于离心 消耗或转化．就可能击穿变频器内部的稳压储能电
风机、离心泵类变转矩负载时。节能效果显著。 容．造成严重事故。所以，如果电机运行在电磁制动
状态或发电状态．应采用进线接触器方式．以便在变
3变频器使用场合
频器母线电压升高到一定值时．故障触点控制进线接
a． 民用建筑有大量的离心风机、离心泵。如冷 触器断开．以使得变频器主回路失电．从而保护变频
冻水泵、冷却水泵、风机、生活水泵等，为了达到节 器和主电路。采用进线接触器．控制线路比较复杂。
能的目的，可采用变频器。 接线形式Ⅱ．适用于变转矩类负载．如民用建筑
b．生产工艺要求高精度控制．可采用变频器。 的冷冻水泵、冷却水泵、风机、生活水泵等，负载不
c．用于对同步运行和动态性有很高要求的场 会运行在发电状态及电磁制动状态。从实际应用的角
合，如造纸、轧钢应用中的联轴传动，两台或多台电 度，接触器建议安装在出线侧，或者可不用。采用出
机驱动同一个负载．可采用变频器。 线接触器，控制线路比较简单。
d．其他特殊场合．如避免水锤效应。水锤效应
5变频器使用中应注意的问题
是泵类负载在突然断电时．管道中的液体由于水流的
惯性，产生水流冲击波。笔者曾在设计某项目时遇到 5．1 应注意变频器散热问题
此问题．解决办法是生活水泵控制采用变频器，在设 变频器对散热有较高的要求．其故障率随温度
定时．让变频器按减速曲线停机．在电机完全停止后 升高而上升．使用寿命随温度升高而下降。变频器内
再断开主电路．可避免上述现象的发生。 部装有冷却风扇．为了使冷却循环效果良好．必须
将变频器垂直安装．空气从下向上流通。如将多台变
4几种典型变频器接线形式的比较
频器安装在同一控制箱内．为减少相互热影响，建议
一般来说．
横向并列安装。在实际使用中．应定期检查变频器的
开关 变频器的接线形 冷却风扇．冷却风扇运行最好由温度控制．或与变
式主要区别在接 频器工作联动。
器
触器的连接上． 5．2应注意变频器的谐波干扰问题
器
分接在进线侧或 变频器采用PWM(脉宽调制)控制方式．使得
接在出线侧两种 变频器运行时在电源侧产生谐波电流．使电压、电流
形式(见图3)。 波形畸变．引发电能质量问题，干扰其它电子设备的
接触器受变频器 正常工作。通常在变频器输入侧加装滤波电抗器．以
机 故障触点控制． 降低谐波分量．
(a)接线形式I (b)接线形式II 当发生故障时． 5．3变频器至电机超长距离的补偿措施
(a)Wiringmode I (b)Wiringmode lI 变频器故障触点 由于变频器输出电压是矩形脉冲．dⅡ，dz非常
图3变频器接线形式 控制接触器断 大；电缆存在电抗值Z和对地电容C．所以变频器
Fig．3 Wiring modes for 开．从而保护变 的输出会产生过电压。变频器输出过电压计算公
frequencyeonverter
频器。 式为：U=ZCdu／dt，可见，电机电缆越长．电缆电
接线形式I。适用于恒转矩类负载，如起重类设 抗值Z和分布电容C越大，过电压也就越大。电机电
备、传送带、多轴传动等，电机长期运行在电磁制动 缆如果采用屏蔽电缆或铠装电缆．因此类电缆分布电
状态或使电机运行在发电状态。在这两种情况下，会 容比普通电缆大，所以过电压会更大。一般变频器输
有大量的能量反馈到变频器的直流母线上．使得直流 出电缆超过50 In就应采取补偿措施．在变频器输入
12
I二■氢童■幽
ARCMl00型剩余电流式电气火灾监控探测器

在《建筑电气》2010年第4期的文章中，作者详细分享了关于变频器在建筑电气领域的实际应用与使用体会。文章可能探讨了以下几个方面： 1. 变频器的基本原理和工作原理：解释了变频器如何通过改变交流电机供电频率来调节电动机转速，以适应不同负载需求及节能目标。 2. 在建筑环境中的应用实例：可能会列举变频器在空调、电梯、水泵、照明设备等建筑机电系统中的具体应用，阐述其在提高能效、降低运营成本以及提供更舒适室内环境等方面的重要作用。 3. 使用过程中遇到的问题与解决方案：分析了在安装、调试、运行维护等环节中可能遇到的技术挑战，如选型误区、参数设置、故障排除等方面的实践经验，并提出了相应的解决策略。 4. 节能效益与经济效益分析：通过对比传统固定频率控制方式与变频器控制下的能耗数据，说明了采用变频技术对于建筑电气系统的节能效果及其所带来的经济效益。 5. 技术发展趋势与展望：针对当时行业的发展趋势，讨论了新型高效、智能型变频器的研发进展以及未来在建筑电气领域应用的可能性和前景。 总之，《谈变频器使用的体会-建筑电气2010.4》是一篇结合理论与实践的应用经验分享，旨在为读者提供深入理解变频器在现代建筑电气工程中应用价值及其重要性的参考。