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对于大功率变频 设施运用及故障剖析

对于大功率变频 设施运用及故障剖析

点击数:7215 次   录入时间:03-04 11:40:08   整理:http://www.55dianzi.com   变频器基础
在现代工业自动化控制中,变频调速做为一项新技术,它与计算机技术、现代控制技术和网络技术相结合,具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快,运行效率高,操作方便、节能效果明显等一系列优势,在现代化矿井建设中逐步得到应用。

  我矿在45kW以下的电机上试用变频调速新技术,使用效果很好,并未发现异常。当将400kW的交直交变频器应用到矿井400kW的主扇风机时,出现如下现象: 400kW主电机温度长期高达100 ;电机频繁因匝间短路被烧坏;变压器温度高;零序保护频繁动作;设备有时出现共振;控制仪表,如振动变送器、温度巡检仪等无法正常工作,甚至在安装使用半小时内就损坏;电脑严重受干扰等。面对这些怪现象,查阅了大量资料,咨询了部分专家,找出了较大功率变频器影响外围设备的原因。

  1变频器影响外围设备的原因

  变频调速技术应用于低电压、小功率及控制简单的设备时,许多人并未认识到对周围设备造成的影响,但当其应用于高电压、大功率、通讯控制复杂的设备时,则对周围设备的影响显得特别突出。

  主要原因是变频器中含有大功率二极管或可控硅管整流、大功率高频开关管的逆变等所示,在输入输出回路中产生了高次谐波。虽然许多生产厂商认为变频器本身用铁壳屏蔽,不让其电磁干扰泄漏,不再提变频器的干扰问题,但是不论何种变频器均会产生谐波且与一般无线电电磁干扰一样,变频器产生的高次谐波仍会通过传导、电磁辐射和感应耦合等方式对电网和周围设备造成一些危害,只是干扰的程度不同。

  2在使用较大功率变频器时应注意的问题

  2 1电机、变压器的选用

  在变频器变频回路中,由于输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波,谐波次数通常为6n 1高次谐波,这些电流和电压谐波对变压器、电机的影响是:( 1)变压器、电动机的铜损和铁损增加,致使温度大幅上升,影响设备的绝缘能力,造成容量裕度减小。

  ( 2)由于变频电源中含有各次时间谐波与电动机电磁部份的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机各构件的固有振动频率而发生振动。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,就产生共振现象,同时降低电磁线的绝缘能力。

  ( 3)高次谐波使电机绕组匝间电压变化率du / dt很高,电机绕组的电压分布变得很不均匀,使绕组匝间短路的故障增加。从而使电机更易出现匝间短路而烧坏电机现象。

  因此,在为变频器选配电机时,除小型电机外一般应选用专用变频电机或相当于变频电机,对于较大功率低转速电机还应加装专用冷却风机进行冷却;选配变压器时应增大其容裕度。

  2 2电机轴承的选用

  由于高次谐波易产生磁路不对称,会产生轴电流,当其他高频分量所产生的电流结合在一起作用时,轴电流将大为增加,从而导致轴承损坏,所以对容量超过160kW的电动机应采用轴承绝缘措施,且最好采用SKF进口轴承。对恒功率变频电动机,当转速超过3000r/m in时,还应采用耐高温的特殊润滑脂,以补偿轴承的温度升高。

  2 3电缆长度的选用

  在放置变频器时,应选用变频器与电缆间的距离尽可能短为宜。因为当电机与变频器之间的距离较大,敷设电缆长度超过变频器所允许的输出电缆长度时,电缆的杂散电容将影响变频器的正常工作,且易在电机的绕组两端产生浪涌电压,叠加的浪涌电压会使电机绕组电流增大,致使绕组绝缘损坏。故电机电缆长度的选择应满足变频器设计厂家的要求,经验表明不宜超过100m.

  2 4电机保护的选用

  工程技术人员在设计电控回路的过程中,对于一些大型交流电机,为了防止电机因缺相或三相电流严重不平衡而烧坏电机,往往采用零序互感器来检测三相电流的不平衡性,一旦发现三相电流不平衡性达到规定的数值时,保护动作对电机进行保护。对于660V, 400kW电机在应用中发现,变频过程所产生的高次谐波将造成电机的三相电流严重不平衡,其值达到30A,造成零序保护频繁动作。

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