变频器的选择与应用

变频器的选择与应用（共12篇）

变频器的选择与应用 篇1

1 引言

经过近年来对设计采用恒压变频设备的几个居住小区、组团使用情况调查结果来看，变频调速给水设备具有较好的节能效果，同时具有用地少、噪声低、管内压力较为稳定、维护管理方便等优点，是一种较先进的新技术和新装置。下面笔者就恒压变频给水系统做一剖析。

2 恒压变频给水设备的组成及系统运行方式简介

生活、消防合用恒压变频给水设备一般由2台生活泵、2台消防泵、补水稳压泵和气压罐组成；该设备应用时按运行压力控制方式通常分为单恒压与双恒压两种。

2.1 系统简单分类

1）单恒压给水系统

此系统运行方式为：平时由生活泵供水并维持管网压力恒定；当发生火灾时，打开消火栓，用水量增加，管网压力下降，消防泵自动启动并投入运行，生活泵和消防泵同时向管网供水。火灾解除后，管网压力升高，消防泵自动停机(亦可由消火栓处按钮停机)，系统恢复正常的生活供水状态。

2）双恒压给水系统

此系统运行方式为：平时由生活泵工作，按生活供水压力工作(第一压力)；当发生火灾时，火警信号(水流指示器、按钮等)传递给控制主机，主机根据消防信号自动启动消防泵，同时将管网压力调到消防所需的压力(第二压力)。火警解除后，消防泵人工手动停泵，主机将管网工作压力恢复到生活管网压力(第一压力)。此时，系统又处于正常的生活供水状态。

3 变频供水系统原理

3.1 控制系统原理

长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在小区供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。

3.2 变频节能理论

交流电机转速特性：n=60f(1-s)/p，其中，n为电机转速；f为交流电频率；s为转差率；p为极对数。电机选定之后s、p则为定值，电机转速n和交流电频率f成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电机变频无级调速。

而且变频调速自身的能量损耗极低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率，由此可知在使用变频调速技术供水时，系统中流量变化与功率的关系：

采用出口阀控制流量的方式，电机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系：P阀=（0.4+0.6Q)P额

其中，P为功率；N为转速；Q为流量。

3.3 变频调速工作原理

调速系统采用PLC控制变频调速装置，通过检测安装在水泵出口压力传感器，把出水压力变成0V～5V或4mA～20mA的模拟信号，进而控制变频器的输出频率，调节水泵电机转速，使其自动使用水量变化、稳定其供水压力。这是一个既有逻辑控制，又有模拟控制的闭环控制系统。

4 变频调速系统的选择

小区变频恒压供水系统通常是由水池、离心泵（主泵+休眠泵）、压力传感器、PID调节器、变频器（主泵+休眠泵）、管网组成。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4mA～20mA或0V～10V）反馈PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的运行或转速，使得管网的水压与控制压力一致。

4.1 合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水

这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管网压力控制点的选择有两个：一个是管网最不利点压力恒压控制，另一个是泵出口压力恒压控制。

4.2 调试是保证系统达到最佳运行状态的必要手段

为了变频器不跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备外表的正常而掩盖，但是变频器达不到最佳运行状态。所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许最短加减速时间，进行设定。对于水泵电机，加减速时间的选择在0.2s～20s之间。

5 变频供水系统设计要求

平时生活供水泵组运行，利用变频调速循环软切换控制，根据电接点压力表所传送的压力信息，以恒压方式保证生活用水，并充满消防管网。当接到“小高层”的火灾信号时，消防泵启动，管网由低压转到高压，每单元的入户管的紧急关闭阀在压力上限值时关闭，将生活管路断开；火灾信号撤除时，系统自动恢复至恒压供水状态。

5.1 最大时生活流量的确定

设计流量的大小直接关系到水泵的选型、管网的口径及供水的安全保证性，确定得合理与否相当重要。目前，一般住宅小区的设计流量主要包括以下几方面：

1）居民生活用水；

2）公共建筑用水；

3）消防用水；

4）浇洒道路和绿地用水；

5）未预见水量及管网漏失水量。

5.2 选择水泵

目前，住宅小区的室外埋管大部采用UPVC塑料给水管。根据上述计算结果，选择室外管管径为DN100mm。按照服务半径150m及12层建筑（2.8m层高）计算，取住宅分户表前的静水压力70kPa（或11跃12层时为100kPa）(DGJ08-20—2001,J 10090—2001规定），水表安装距楼面高度1.0m，水平干管长度18.48m，则水泵扬程估算：H=18.48×0.15×1.3+2.8×10+1.0+10.0=42.6m，根据流量及扬程，即可选择水泵。由于市政常压环通管可直接提供绿化等其它常压用水，故不考虑应用水泵。

所以，根据以上计算及泵房的出水压力平时不应大于0.45MPa，且应保证室内消火栓给水系统充满要求，只有室外采用塑料管的情况下，对于上限12层的建筑能满足要求，否则，用水服务半径或建筑层数必减少，才能保证平常生活水压力。同时，由于变频泵恒压供水，消防与给水管并管，能保证消火栓给水系统充满水，当有火警信号反馈时，消防泵投入运行，故能满足灭火时的用水压力；而对于双电源要求、水泵流量及排气等条款，在设计时按照要求均能得到满足。采用变频技术目的是节能。水泵的出口恒压控制可以认为是最不利点的控制（通过电接点压力表传输），只要优化设计及设备组合，使设备在调速时尽可能在高效区内运行，采用先进的变频设备，就会有利于减少高次谐波造成的附加噪声，真正起到节能作用，又符合环保要求。

6 变频调速设备在多层住宅小区中的应用

许多人认为：采用恒压变频组合设备的小区集中加压给水系统取消屋顶水箱后，由于消防用水贮存在小区蓄水池中，扑救火灾时，该消防用水不能象有屋顶水箱般重力自流供给，不利于及时控制火灾，降低了消防给水的安全性。笔者是这样看待这个问题的，采用屋顶水箱贮存消防用水的多层小区，通常只考虑10min室内消防的用水量，19min后，消防用水仍需通过消防车加压或水泵房消防水泵加压供给；屋顶水箱虽然解决了10min消防用水量的贮存问题，但实际上这10min消防用水的水压问题，由于受水箱架设高度的限制，几乎均不能很好地满足扑灭火灾所要求的水压。现行《建筑设计防火规范》中仅对屋顶水箱贮存10min室内消防用水的水量作了规定，而对水压没有明确的要求。虽然规范制定时除考虑多层住宅的火灾危险性较小，不易蔓延的特殊因素外，在灭火水量和灭火水压二者不能全部要求的前提下，先满足水量要求，其实也是一种无奈的选择。因为我们都知道：足够的消防水量、水压是保障顺利扑灭火灾的两个重要条件，特别是对于住宅上部层的住户来讲，火灾初期，使用屋顶水箱内消防贮水灭火时，消火栓的出口水压及充实水柱是很小的，将不可避免地影响扑救火灾的效果。

采用小区集中的贮水池和变频恒压给水组合设备后，虽然消防用水贮存在小区消防蓄水池中，灭火时，需通过设备加压才能使用，从而产生可靠性降低，对保障灭火不利的问题，但从另外一个角度，即：水压问题上看，消防水压相反却得到了很好的加强。由于平时生活给水加压系统的水，可以直接进入消火栓管网，故灭火初期消防给水是有保障的。另外，消火栓管网水压与生活给水管网压力一致，形成了实际上的准高压消防给水系统，对及时扑灭火灾又是极为有利的。

7 结语

虽然现行《建筑设计防火规范》仍将采用变频调速给水设备系统归属临时高压给水系统范畴，并同时要求设置屋顶消防水箱，但应用于火灾危险性较小的多层小区应该是具有可行性的，生活、消防合用恒压变频给水设备既可以解决采用屋顶水箱给水方式带来的二次污染问题，又可解决因取消屋顶水箱，10min消防用水贮存容积问题，应用于多层居住小区，特别是不宜、不能设置屋顶水箱的多层居住小区，不失为一种既可靠而又节省投资的方法。

变频器的选择与应用 篇2

1.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。

A: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)。

B: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，

C: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，例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。

D: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。

2.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。

变频器的选择与应用 篇3

【关键词】PLC 变频器应用技术 项目化教学 能力

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）07C-0155-03

目前，以可编程控制器（PLC）与变频器为主体的新型电气控制系统已广泛应用于各个生产领域，PLC可通过编程或软件配置改变控制对策，而变频器则既是控制对策的重要执行工具，又是调速控制及软启动有力工具，在实际运用中，两者相配合应用非常密切。以往的课程设置将其作为两门课程来实施， 内容上彼此分割，割裂了两大控制器的联系，而PLC课程教学注重编程，变频器课程注重基本工作原理和简单参数的设置，学生在知识的构架上无法做到横向联系，对知识的理解孤立、片面，缺乏对自控系统整体架构的认识。而且传统课程教学是老师先讲理论，学生然后做练习或进行验证性实验，不能突出其实践性、应用性，学生所学习的理论缺少和具体实践应用结合，学生学习比较容易陷入迷惘；传统教学缺少对学生综合能力培养的环节设计，学生的专业应用能力和社会综合能力不足，难以适应竞争越来越激烈的社会对高技能综合应用型人才的要求。

项目化教学法是从教学生“学会学习”目标出发，使教学从注重“教法”转到注重“学法”，其特点是以工作项目为载体、目标为引导、实践为主线，强调以学生为主、自主计划协调、团队合作，老师引导，融知识学习、技能训练、能力提高于一体，使学生学习变得主动、活跃，增强师生之间、学生之间的互动，调动学生的学习热情，并且在完成项目任务的过程中，培养学生专业职业能力和各项社会综合能力。

近年来，广西电力职业技术学院不断加大教学改革力度和对实训基地建设的投入，依据电气自动化技术人才培养目标和岗位分析所需的能力，在原来的“PLC应用技术”和“变频器应用技术”课程的基础上，把两门课合并为一门课，以工作任务模块为中心构建工程项目课程体系，彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围绕项目任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识和技能，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性。经过多次项目化教学实践，在方式方法上不断摸索加以改进，项目化题材选材日渐成熟，教师运用手法逐渐熟练，学生无论在理论学习、动手实践能力和综合素质表现，都得到了提高，教学效果显著。

一、项目内容设计过程

针对两门课程割裂的内容，在课程设计初期，就要寻找那些可以涵盖这两方面内容的工程项目。好的项目不仅能吸引学生注意力、激发和维持学生的求知欲，还能将原有课程体系中的知识点系统地科学地融入进去，因此项目设计是项目化教学的关键，总结下来有以下几个要点：

（一）项目设计要有递进、有层次。我们将项目设计分为入门项目、主导项目、综合项目，如表1所示，并把每一个项目达成所需的知识技能点划分为几个子任务，项目内容和要求逐步由浅入深，由易到难，循序渐进。如果一开始项目设计得很复杂，涉及知识面太广，会造成学生难以入手，所以我们在设立入门项目时先以PLC入手，先让学生从只有PLC内容的项目1开始。在完成对PLC基本结构和编程熟悉后进入到项目2，在这个环节先侧重学习变频器基本原理和训练基本操作技能，然后让学生融会贯通PLC和变频器基本知识与技能来完成该项目。主导项目则是在入门项目基础上增加了PLC与变频器主干知识和技能要求的工程项目，而综合项目则是能够将前面所学的主要知识及技能大融合，并涵盖一些高层次知识和技能的综合工程项目。

表1

（二）项目既要来源工程实际，又是学生易理解接受的。采用来自工程实际的项目有利于以工作过程导向设计课程教学方案，利用实训基地设置具备真实工作场景的教学氛围，以工作过程为导向的组织教学。同时，要兼顾到学生的认知水平和经验水平，如果采用一些过于生僻、过于复杂、难以理解的工程实例作为项目，一方面将导致学生花大量时间去理解工程工艺过程，另一方面加大了学习难度，会挫伤学生的积极性，难以提高学生的学习兴趣。所以我们在选择项目时，兼顾考虑到这两方面，项目1和项目2运料小车、项目3十字路口交通灯、项目4停车场停车位控制、项目5动感喷泉这些项目题材都是来源实际工程，同时也是学生所熟悉、易理解、容易观察到的，跟学生的实际经历和经验水平相贴近，综合项目6汽车喷涂车间排风机变频/工频切换控制是来源于汽车厂的工程项目，学生虽然不太熟悉，但是项目工艺过程并不复杂，控制工艺要求也能做到让学生易于理解。

（三）项目应有涵盖性。首先，整套项目训练应能包含原有课程体系中的知识点。原来课程体系中的知识点是比较独立、缺乏联系的，利用项目将它们科学地有机结合起来，每一个知识点变得不再孤立和抽象地存在，而是成为攻克项目难题所应掌握的每个环节和据点，环环相扣，变得有很强的指向性和实际应用意义。比如项目4停车场停车位PLC控制中，停车场剩余车位LED显示，就需综合应用PLC数字运算指令、比较指令和七段译码指令才能解决该任务。其次，项目设计应能将PLC和变频器两大方面有机地结合起来，PLC和变频器不再是两个单独存在的控制器，它们之间如何连接和设置，如何配合达到项目任务规定要求，应能在项目里得到体现。比如在项目2、项目5、项目6中都需要将二者进行相关的正确设置、连接才能达到项目的控制要求。

（四）项目完成的控制效果应可视化、生动化。在项目一开始，如果有一个生动的项目情境引入，可以让学生能够清晰地了解控制的动作过程，更直观地理解本章节的知识构成和实际应用，激发学生的学习求知兴趣。所以教师可以提前把项目完成的控制效果先加以演示或制作成动画，方便在教室以PPT形式生动展示。

二、项目化课程教学的实施过程

与传统教学先讲理论后进行试验验证相比，项目化教学法通过实施一系列模拟真实的项目化教学活动，可以在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。项目化的实施主要分为以下六个环节：

（一）创设情境和呈现任务。相比传统教学的一上课提出新知识的理论学习，先向学生展示一个包含新知识、新技能的工作过程的动画或控制效果更能激发学生的学习兴趣和求知欲，根据具体的任务要求，老师引导学生去了解本章节所需掌握的知识点和技能点。在实践中，每个项目的开始，我们都先向学生展示控制效果的动画或实际控制效果，取得了良好的引入效果，学生接下来的学习显现出高涨的热情。动画效果可以利用自动化专业的工业组态技术完成或借助于Flash动画来制作。

（二）各组决策。学生是学习的主体，老师由传统的课堂主导者变为引导者，最大限度地去调动学生学习的积极性和主动性。呈现项目任务后，教师要启发学生独立思考能力，发展学生的思维能力，引导学生去分析完成任务所需掌握哪些知识和技能，学生通过仔细思考，搜集资料分析和讨论，提出完成任务需要解决哪些问题、制定完成任务的工作流程。

（三）制订计划。根据小组讨论、各组汇报展示、老师点评总结，汇总出比较合理的工作流程，学生根据拟定的工作流程，制定分工，小组成员合理分担工作任务，确定责任人和完成时间，教师审查并给予指导。经过这样充分的小组活动培养了学生的协作、沟通、相互交流、学习等社会综合能力。

（四）组织实施。这个阶段各组学生将学习新知识，运用已掌握的技能自主完成项目主体任务，由传统的被动学习转为主动学习。为解决项目任务中遇到的问题，教师应该引导学生去学习新知识掌握新技能，我们利用学院实训基地的设备，采用教、学、做一体的教学方式，展开训练。在完成新知识、新技能点学习训练和考核后，进入到自主完成项目任务阶段，各组按照既定的计划分工，成员相互协作，完成各项工作，这样培养了学生独立思考、操作能力以及团队协作、沟通和相互学习的能力。

（五）检查完善阶段。各组成员在完成每项工作后应对照项目考核表组织检查，比如电路连接是否正确、规范，PLC程序是否符合编程规则、逻辑是否合理，变频器参数设置是否正确、有无遗漏，排查错误和故障，逐步将程序调试达到控制要求。教师则巡查学生自主协作和参与情况，督促小组长组织完成本组各项工作，寻找学生合作探究难以克服的难点，适时点拨引导，促进学生完成工作内容，保证教学目标的实现。检查不仅明显地体现在检查阶段，而且贯穿于项目实施的全过程。

（六）成果展示评估阶段。学生在完成项目检查调试后，将项目方案、任务成果制作成PPT报告，各组分派代表上台演示成果和讲解本组的设计过程、所遇到的问题、如何解决，其他各组进行评价、讨论、项目成绩评定，老师在最后进行总结评价，给予各组鼓励或提出改进意见，学生学习的效果直接由完成工程项目的情况来衡量，考核评价包括教师评价、小组互评和小组自评三部分。这样就拓宽了学生的思路，同时也对学生个人在项目实施过程中的参与程度、所起作用、合作能力及团队精神等多方面进行综合评价，提高学生的积极性和主动性，促进能力全面发展。

三、考核设计

项目化教学的教学评估方法与传统的教学评估方法有较大的差别，传统的教学评估重在结果考核，往往是在课程的最后进行一次全面的理论或操作考核，这样有很大的弊端，造成一些学生临阵磨枪、突击复习，对运用性知识采取死记硬背的方式。而项目化教学的教学评估不但关注结果，而且注重过程，以做到能够客观地评价一个学生学习全过程完成情况以及各方面综合能力。

所以我们精心设计了一套项目化教学考核评价体机制，过程与结果考核并重，学生的素质表现和能力都加以强调，老师考评和学生之间互相评价相结合。操作层面上，首先把考核评价的方式、标准公开，让学生清楚了解客观评价标准，参照标准对自己的学习进程能够自我监督；然后每个重要阶段都进行完成情况考评和点评，学生能根据考评结果检查自己有哪些不足，以便在随后的进程中加以改进，从而对自己的学习情况有较好的掌控，实现自主学习。

四、教学效果

项目化教学改革实施以来，教学效果得到明显提高，主要体现在以下方面：一是教学质量提高。调动了学生学习的主动性和积极性，提高了学生积极思维的能力，教授方式转为以学生为中心，课堂氛围变得活跃，团队意识得到加强，学生认识、分析、解决问题的能力得到很好的提高，成绩优良率普遍上升，在参加学院各级专业竞赛中，取得了多项优异的成绩。二是学生就业率和就业质量不断提升。自该课程实施项目化改革以来，根据学院就业部门统计，学生就业质量和初次就业薪资不断提高；我们通过对社会用工单位联系调查，得到的反馈意见普遍良好。

项目化教学在应用型学科教学上有着诸多的优点，但在实践应用中也遇到一些问题：其一，班级人数不宜太多，当多达50多人时，一个教师往往顾及不周、疲于应付，而且会造成分组过多、展示评估过程时间冗长、教学进程拖沓等问题。其二，学生受传统教育影响，思维转变有些困难。现在高职学生许多来自农村或偏远地方，他们中学时期所受教育还是延续传统灌输模式，学生主动意识不强，让其适应项目化教学，需要较多时间的引导。其三，对教师的要求比较高。项目化教学要求教师具备一定的工程实践经验来驾驭项目化的实施，确保方向不走偏；同时也要具备一定的课堂教学经验，对课堂要有调控能力，既要课堂气氛活跃，但又不能乱成一堂。这需要对教师队伍进行培训提高，比如工程实践经验不足的教师需要进企业挂职锻炼，教学经验不足的教师可以进修再培训等方式来提高。

【参考文献】

[1]韩亚军.PLC与变频器[M].北京：机械工业出版社，2011

[2]戴世弘.职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007

[3]李耀中，洪霄.高等职业院校项目化课程设计选编[M].北京：化学工业出版社，2010

[4]杨祖华.可编程控制器（PLC）教学之探讨[J].中国科技创新导刊，2011（29）

[5]康志亮，等.可编程控制器课程改革与实践[J].中国农机化，2011（2）

【基金项目】2014年度广西高校教学改革工程项目“重点课题”；广西电力职业技术学院2014年院级优质专业“电气自动化技术”立项建设课题

【作者简介】陆 克，广西电力职业技术学院机电系教师。

变频器的正确选择与故障分析 篇4

(1) 驱动控制方式:恒压或恒流斩波驱动控制。

(2) 变频器带负载类型:注意负载的特性曲线, 特性曲线决定了应用的方式。

(3) 变频器与负载匹配。1) 电流匹配:通常变频器、负载额定电流与电机额定电流相匹配。如:深水泵等特殊的负载则需要参考电机参数, 以最大电流确定变频器过载能力和电流;2) 电压匹配:变频器额定电压与负载额定电压相匹配;3) 变频器的转矩匹配:在有减速装置或恒转矩负载的情况下可能发生。

(4) 变频器驱动高速电机:高速电机电抗小, 高次谐波增加, 输出电流增大。用于高速电机的变频器容量, 其应大于普通电机容量。

(5) 变频器远距离电缆运行:此时需要抑制长电缆对地耦合电容的影响。通常变频器容量要留有一定的余量或输出端带电抗器, 以避免变频器出力不足。由于增加变频器到电动机的导线距离, 输出电抗器可以有效抑制变频器的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。

(6) 变频器的特殊应用场合:极端气候如高海拔、高温会引起变频器的降容, 变频器容量选型应提高一个规格。1) 变频器通常选择:以电机最大输出电流值作为变频器选择的依据, 电机的额定功率可作为初选参数。2) 当一台变频器拖多台电机:控制方式必须为v/f, 不能用矢量控制;变频器容量应大于等于电机容量, 具体放量视负载特性而定。3) 变频器驱动齿轮减速电动机:使用范围受齿轮转动部分的润滑方式制约。润滑油方式时, 在不超过额定转速范围内没有限制, 否则有可能发生润滑油耗尽的情况。因此, 应严格控制电动机高转运速。

(7) 变频器与电机的距离匹配:1) 变频器与电机的距离应尽可能短, 以减小电缆的对地电容, 减少干扰源。2) 控制电缆选用屏蔽电缆, 动力电缆应采用穿管屏蔽。主电缆应独立敷设, 与其它电缆分开, 其敷设的距离应大于0.5 m。尽可能避免电机电缆与其他控制电缆平行敷设, 从而减少变频器输出的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉, 应尽可能按上下90°交叉敷设。

2 变频器控制原理图设计

2.1 变频器工作温度

由于变频器内部采用了大量大功率的电子元件, 极易受到工作环境温度的影响, 环境温度一般要求在0～55℃较为合适, 但为了保证运行安全、可靠, 所以应考虑留有余量, 能控制在40℃以下最好。柜内可控元件反向电压应大于姨2倍额定电压。在控制柜中, 变频器一般选择安装在柜体上部, 并满足厂家安装说明书中的要求, 同时变频器的底部不允许安装发热元件或易发热的元件, 并预留有一定空间以利于散热。

2.2 环境温度

高温、潮湿、温差大的环境, 变频器内部易出现结露, 降低其绝缘性, 甚至可能引发短路事故。因此, 在柜中增加电加热器, 以消除潮湿、结露给设备和导线带来绝缘性降低的影响很有必要。在地下室或水处理间, 湿度较大。所以在选用时应特别注意。

2.3 在腐蚀性气体的环境下使用

如果气体浓度较大, 不仅会加速塑料器件的老化, 降低其绝缘性, 而且还能腐蚀元器件的引线甚至印刷电路板等。

2.4 控制柜防潮、防滴水

控制柜通常设置在地下室和有通风的窗台下, 一是防潮加热;二是要防止在窗台飘雨, 上部楼板滴水。常常时有发生因窗台飘雨和楼板滴水, 造成控制柜电子元件受潮而不能运行, 防止发生短路等严重事故。

2.5 电磁波干扰

变频器在运行中由于整流的逆变的过程, 周边产生了很多的高次谐波, 形成干扰电磁波, 这些电磁波对附近的仪表、仪器等均有影响。因此, 柜内仪表和电子元件, 应该选用金属外壳屏蔽, 避免变频器的干扰, 且所有元器件均可靠接地。此外, 各电气元件、仪器及仪表之间的连线采用屏蔽控制电缆或双绞电缆, 同时屏蔽层可靠接地。

2.6 冲击和振动

变频器控制柜受到冲击和机械振动时, 会引起电气接触不良。火电厂时有这样的问题出现。解决方法, 除了让控制柜远离振动源和冲击源, 提高其机械强度外, 还要增加抗振橡皮垫固定控制柜内外产生振动的电磁开关等元器件。而且每运行一段时间, 应对设备元件进行常规性检查和维护, 发现问题及时处理。

3 电抗器、滤波器、断路器和控制回路

(1) 电抗器的作用:变频器工作时产生的高次谐波可通过电源的输入回路, 返送回交流电网从而影响变频设备。为防止这一现象, 应根据变频器的容量决定电抗器的选择。

(2) 滤波器的作用:减小变频器输出的高次谐波, 安装在变频器的输出端。当变频器与电机远距离连接时, 应安装滤波器。

(3) 断路器的作用:断路器在主回路中常用于过载、缺相保护, 断路器根据变频器的容量选型。一般来说, 除热继电器可用变频器本身的过载保护外, 对断路器还应进行速断和最大过电流来整定, 并配合延时保护。

(4) 控制回路:应有工频-变频手自切换功能, 以便在变频器故障时可根据需要手动切换至工频方式运行。而且输出端不能承受高电压, 工频、变频应具备互锁功能。

4 变频器的接地

变频器正确接地是提高系统安全运行的重要保证, 是抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地电阻越小越好, 接地导线的截面不小于4 mm, 长度不超过5 m。变频器的接地应与动力设备的接地分开, 不能共用一个地体。模拟信号线的屏蔽层应接到变频器的接地端并可靠接地。

4.1 主要电器的选择

(1) 空气断路器和熔断器。断路器:IQN≥ (1.3～1.4) IN。熔断器:IFN≥ (1.5～1.6) IN。

(2) 接触器。KM1选择:IKM≥IN。KM2选择:IKM≥1.1IMN。

(3) 变频器与电动机的导线以及电压降选择。要求:ΔU≤ (2～3) %UN。

例:某电机的主要参数如下:PMN=37 k W, UMN=380 V, IMN=70.3 A。供电距离为:l=100 m, 导线型号截面为:YJV-0.6/1 k V-4×16 mm2。

1) 工频运行:查电工手册:选截面积为16 mm2的导线, 允许长时间运行的电流为83 A。工频运行时, 允许的电压降为:ΔU≤5%×380=19 V。

2) 变频运行允许的电压降为:ΔU≤3%×380=11.4 V。

3) 线路电压降的计算:

式中, R0为单位长度导线的电阻 (mΩ/m) 。查手册得:R0=1.15 mΩ/m。

结论:变频运行时, 导线应加大一个规格, 故选为25 mm2, 较为合适。

5 常见变频器起动故障解决方法

5.1 纠正通道选择

(1) 变频器的控制框图如图1所示。面板 (1) , 主要用于近距离、基本控制;外接控制端子 (2) 和 (3) , 主要用于远距离、多功能控制;通讯接口 (4) , 主要用于多电动机、系统控制。

5.2 加入转差补偿或加大传动比

在拖动系统中由于电动机转差较大, 因此需加入转差补偿或加大传动比。下面以加大传动比来说明。

如图3所示, 调整传动比在实际工作中的应用。

办法1:某电动机, 带重负荷圆周运动, 如图3所示。运行时当达到A点后电动机开始出现过载, 到B点时出现堵转。解决办法: (上限频率为45 Hz) 将传动比加大10%, 在电动机转矩相同的情况下, 负载能力也加大10%。这时的上限频率将加大为49.5 Hz。

办法2:提高下限频率。恒转矩负载运行, 当采用Y系列Y180M-4, 容量18.5 k W, 满载运行频率范围为4～40 Hz, 采用无反馈矢量控制变频调速, 当额定转速为1 470 r/min, 传动比λ=4时, 在最低工作频率 (4 Hz) 时运行不稳定。解决办法:提高下限频率。计算如表1所示。

6 结语

综上所述, 传统的晶体管变频器虽然有易跳闸、不容易再起动、过载能力低等缺点, 但由于第四代电力管IGBT及功率模块的迅速发展, 变频器内部进一步完善了自诊断、防热保护、变频器漏电断路器保护、自动转矩补偿功能、防范起动转矩不足等措施, 有效提高了变频器的安全、稳定、可靠性, 为变频器的普及提供了良好的基础。

此外, 由于变频器配套的软件开发逐步完善, 在变频器内部预先设置常见故障防范措施, 从而使故障解决后能继续保持运行。如:负载转矩过大时能自动调整运行曲线;电机自由停车过程中能再起动;对内部故障自动复位并继续运行, 避免跳闸;检测机械系统的异常转矩, 从而使变频器更广泛地运用在实践中。

本文通过对通用变频器的正确选择及其在运行过程中存在故障的分析, 提出了解决这些问题的实际对策, 供广大工程技术人员参考和借鉴。因本人水平有限, 不足之处敬请业内专家批评指正。

参考文献

[1]吴忠智, 吴加林编著.变频器应用手册.第2版.机械工业出版社, 2003

[2]张燕宾著.变频器调速应用实践.机械工业出版社, 2001

变频器的选择与应用 篇5

江苏开放大学 形成性考核作业

学

号

2016020000025 姓

名

周宇峰

课程代码

110050

课程名称机电设备伺服与变频应用

评阅教师

第 次任务 共

次任务

江苏开放大学

一、选择题（每小题2分，共20分）

1．1．带二极管整流器的SPWM变频器是以正弦波为逆变器输出波形，是一系列(A)的矩形波。

A.幅值不变，宽度可变 B.幅值可变，宽度不变 C.幅值不变，宽度不变 D.幅值可变，宽度可变

2．绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（B）。

A．0S1，输出功率低于输入功率 B.S0，输出功率高于输入功率 C．0S1，输出功率高于输入功率 D.S0，输出功率低于输入功率 3.当理想空载转速n0相同时，闭环系统的静差率sb与开环下的sk之比为（D）。A.1

B.0 C.1+K（K为开环放大倍数）D.1/（1+K）（K为开环放大倍数）4.速度单闭环系统中，不能抑制（D）的扰动。A.调节器放大倍数 B.电网电压波动 C.负载 D.测速机励磁电流

5.转速—电流双闭环不可逆系统正常稳定运转后，发现原定正向与机械要求的正方向相反，需改变电机运行方向。此时不应（C）。

A.调换磁场接线 B.调换电枢接线

C.同时调换磁场和电枢接线 D.同时调换磁场和测速发电机接线

6.一个设计较好的双闭环调速系统在稳态工作时（C）。A.两个调节器都饱和 B.两个调节器都不饱和 C.ST饱和，LT不饱和 D.ST不饱和，LT饱和

7．双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是（A）。A．ASR饱和、ACR不饱和 B.ACR饱和、ASR不饱和 C.ASR和ACR都饱和 D.ACR和ASR都不饱和

8.在速度负反馈单闭环调速系统中，当下列（C）参数变化时系统无调节能力。A.放大器的放大倍数Kp

B.负载变化

C.转速反馈系数 D.供电电网电压

9.转速PID调节器的双闭环系统与转速PI调节器的双闭环系统相比，（C）。

A.抗负载干扰能力弱 B.动态速降增大

C.恢复时间延长 D.抗电网电压扰动能力增强

10.为了增加系统响应的快速性，我们应该在系统中引入（A）环节进行调节。A.P调节器 B.I调节器

C.PI调节器

D.PID调节器

二、填空题（每空1分，共30分）

1.脉宽调速系统中，开关频率越高，电流脉动越_小___，转速波动越__小____，动态开关损耗越___大____。

2.采用转速-电流双闭环系统能使电动机按允许的__最大__加速度起动，__缩短__起动时间。双闭环的调速系统的特点是：利用_ASR的饱和非线性_ _实现了_准时最优_____ __控制，同时带来了_转速超调_______。

3.交流伺服系统通常由_交流伺服电机__，功率变换器，_速度及位置传感器__及位置、速度、电流控制器等组成。交流伺服系统具有_电流反馈__________、_速度反馈___________和_位置反馈____________的三闭环结构形式。

4．脉中宽度调制简称(PWM)，它是通过功率管开关作用，将_恒定电流电压______转换成频率一定，宽度可调的__方波脉冲电压_____，通过调节_脉冲电压的宽度______，改变输出电压的平均值的一种变换技术。

5．调速控制系统是通过对_电动机______的控制，将电能_______转换成_机械能______，并且控制工作机械按_给定______的运动规律运行的装置。

6．用_直流电动机______作为原动机的传动方式称为直流调速，用_交流电动机______作为原动机的传动方式称为交流调速。

7.直流电动机的调速方法有三种，即为改变电枢电压调速_______、_弱磁调速______和_电枢回路串电阻______调速。

8．电气控制系统的调速性能指标可概括为_静态______和_动态______调速指标。9．交流电机的常用的调速方法有_变极调速___、_变转差调速___和_变频调速___。

三、判断题（每小题2分，共20分）

1.弱磁控制时直流电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（×）

2.只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）

3.直流电动机变压调速和弱磁调速都可做到无级调速。（√）4．交流调压调速系统属于转差功率回馈型交流调速系统。（√）5.带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（×）

6.电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于速度给定 Ug的大小。（√）

7．交流调压调速系统属于转差功率不变型交流调速系统。（×）

8.可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√）9.双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（×）*10.转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（×）

四、简答题

1．什么是机电伺服系统？其发展经历了哪些阶段？

答：机电伺服系统就是用来控制被控对象的某种状态，使其能够自动地、连续地、精确地复现输入信号的变化规律，亦称随动系统。伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程，电气伺服系统的发展经历了三个主要发展阶段。第一个发展阶段：以步进电动机驱动的液压伺服马达或以功率步进电动机驱动为中心的时代；第二个发展阶段：直流伺服电机的诞生和全盛发展的时代；第三个发展阶段：以机电一体化时代作为背景，由于伺服电机结构及永磁材料、半导体功率器件技术、控制技术的突破性进展，出现了无刷直流伺服电机、交流伺服电机、矢量控制的感应电机和开关磁阻电机等新型电。

2．电气伺服系统根据电气信号可分为哪几类？各有什么特点？

答：电气伺服系统根据电气信号可分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。直流伺服系统常用的伺服电动机有小惯量直流伺服电动机和永磁直流伺服电动机。永磁直流伺服电动机的缺点是有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂、价格较贵。交流伺服系统使用交流异步伺服电动机（一般用于主轴伺服电动机）和永磁同步伺服电动机（一般用于进给伺服电动机）。交流伺服电动机没有直流伺服电动机存在着有电刷等一些固有缺点，且转子惯量较直流电动机小，使其动态响应。

3．伺服系统按照控制原理的不同可分为哪几类？各有什么特点？

答：伺服系统根据控制原理，即有无检测反馈传感器及其检测部位，可分为开环、半闭环和闭环三种基本的控制方案。开环控制伺服系统结构简单、成本低廉、易于维护，但由于没有检测

环节，系统精度低抗干扰能力差。半闭环控制伺服系统的检测反馈环节位于执行机构的中间输出上，因此其控制精度比开环伺服系统高。闭环控制伺服系统能及时对输出进行检测，并根据输出与输入的偏差，实时调整执行过程，因此系统精度高，但成本也大幅提高。

3．机电伺服系统的发展趋势是什么？

答：随着控制理论的发展及智能控制的兴起和不断成熟，加之计算机技术、微电子技术的迅猛发展，为伺服系统向交流化、全数字化、多功能化、高性能化、模块化和网络化和低成本化方向发展。

4．什么是SPWM波形？产生SPWM波形的方法有哪些？

答：把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦脉冲的中点重合，且使各矩形脉冲面积与相应各正弦部分面积相等，形成脉冲序列。各矩形脉冲在幅值不变的条件下，其宽度随之发生变化。这种脉冲的宽度按正弦规律变化并和正弦波等效的矩形脉冲序列称为 SPWM（Sinusoidal PWM）波形。通常产生 SPWM 波形的方法主要有两种：一种是利用微处理器计算查表得到，它常需复杂的算法；另一种是利用专用集成电路（ASIC）来产生 PWM 脉冲，不需或只需少许编程，使用起来较为方便。

6．交流伺服系统主要包括啊几个闭环结构，各部分的作用是什么？

答：交流伺服系统具有电流反馈、速度反馈和位置反馈的三闭环结构形式，其中电流环和速度环为内环（局部环），位置环为外环（主环）。电流环的作用是使电机绕组电流实时、准确地跟踪电流指令信号，限制电枢电流在动态过程中不超交流伺服电机及其控制过最大值，使系统具有足够大的加速转矩，提高系统的快速性。速度环的作用是增强系统抗负载扰动的能力，抑制速度波动，实现稳态无静差。位置环的作用是保证系统静态精度和动态跟踪的性能，这直接关系到交流伺服系统的稳定性和能否高性能运行，是设计的关键所在。

完成日期：2016.9.12

得分：

评阅时间：

课程名称：机电设备伺服与变频应用

变频器的选择与应用 篇6

关键词：PLC；变频器；燃气轮机；滑油撬

引言

随着变频器产业的迅速发展，当今变频器得到了广泛的应用，其中变频器的可调的运行速度能优化工艺工程，通过远程PLC或其他控制器来实现速度变化。某型号的工业燃气轮机为航改型燃气轮机，由于燃气轮机本身没有自带的滑油供油系统。需要一套辅助的滑油撬给燃气轮机提供润滑油。燃气轮机在不同转速对滑油流量的要求同，通过PLC对变频器的控制来满足燃气轮机对滑油流量的要求。确保燃气轮机安全有效运行。

1.某型号的燃气轮机流量要求

燃气轮机转速不同对滑油供油流量的要求很有大变化，所以滑油撬需要根据燃气轮机的转速控制滑油供油流量。根据燃气轮机的要求，当N1≤2200rpm时，滑油流量Q=1.5L/min；当3000rpm≥N1≥2200rpm时，滑油流量Q=1.5+[0.0104*（N1-2200）]；当5300rpm≥N1≥3000rpm时，滑油流量Q=9.8+[0.0036*（N1-3000）]；当N1≥5300rpm时，Q=24.3L/min。

2.变频器的接线

2.1动力电接线

一般情况下，变频器与电机间的距离应小于30米，距离过长时由于寄生电容所产生的冲击电流会引起过流保护，也可能产生误动作，变频器可能导致故障或设备运行异常。R，S，T为变频器三项电源的输入端，U，V，W为三相电输出端，接到滑油撬供油泵异步电机上，当变频器工作，输出端不能空载运行，否则会导致变频器的损坏

2.2正反转开关信号接线

变频器的FWD端与SC端接通电机正转，REV端与SC端接通电机反转。PLC 的DO模块输出一个开关量，控制机柜的继电器K1，24伏直流电源经过机柜继电器的触点，控制现场继电器K2，从而控制电机的正反转。如果现场的继电器安装在变频器附近，继电器线路上应接上浪涌吸收器，防止变频器的干扰。

2.3反馈信号接线

在变频器的工作中，经常需要通过继电器接点或晶体管集电极开路的形式将变频器的内部运行状态通知外部PLC，也可以通过监测变频器的模拟量输出，判断变频器的运行状态。然后PLC根据变频器的反馈信号，进行逻辑运算，控制各个机构的动作。ALD300系列变频器有模拟信号输出端子（FOV，FOC，FC）和开关信号输出端子（YC，YA，YB），都可以用作系统的反馈信号。选用变频器的YC，YA常开触点给PLC提供反馈信号

2.4控制模拟信号接线

变频器的FIV，FIC，FC端子为远程控制模拟信号输入端。FC为公共端，FIV，FIC分别为模拟电流，模拟电压信号输入端。PLC的模拟输出选用4-20ma的电流信号作为变频器的控制信号，因此控制线应连接到FIC，FC端子上。为了放置外部电磁的干扰，特别是来自变频器的干扰，模拟信号控制线采用屏蔽线，单端接地。

3.变频器基本参数设定

3.1运转设定

ALD3000变频器的运行常采用三种方式，可以采用面板上的正转、反转与停止键进行就地控制，也可以由IO端子和通信接口进行远程控制。此次采用IO端子（FWD，SC）的远程控制，设置代码FC102为IO端子控制。

3.2模拟量输入设定

ALD3000变频器的模拟输入值可以是0-10V的电压值，也可以是0-20ma的电流值，由于选用的PLC模拟输出卡输出的信号为4-20ma电流信号，为了与PLC的输出信号匹配，设定FIC最小电流输入FC303为4ma， FIC最大电流输入FC304为20ma

3.3频率输出设定

根据滑油撬供油泵的参数，滑油供油泵在转速为1000rpm时，滑油供油流量为30L/min可以满足燃气轮机的最大流量要求24.3L/min。由于异步电机的极数为6极，根据n=60f/p，转速为1000rpm时，要求的频率为50hz。因此设定变频器的模拟量高端频率FC312为50hz，模拟量低端频率为0hz. 由于PLC的电流输出范围为4-20ma，设定FIC的最小电流输入FC303为4ma，FIC最大电流输入FC304为20ma。频率设定选择FC101为模拟电流设定方式。

4.PLC对变频器模拟量的输入控制。

PLC通过PID指令控制变频器来调节滑油撬供油流量，其中过程变量为供油出口流量计读数Qd，设定值是相应的转速对应的流量Qs，经过PID运算得出控制变量：

〖CV=K〗_P E+K_i ∫_0^t?Edt-K_d dPV/dt+BIAS然后PLC输出4-20ma的模拟电流信号，变频器产生0-50hz的频率输出，控制异步电机，如图所示。由于燃气轮机对滑油流量的要求十分严格，特别在燃气轮机加减速的过程中，滑油流量的要求不断变化，因此在滑油撬的运行测试中，要对P，I，D参数进行整定，使控制的流量快速稳定的达到设定的流量值，并且在燃气轮机加减速过程中能够很好的跟随要求的流量值。保障燃气轮机的安全运行。

5.结论

变频器稳定可靠的输出频率和三相异步电动机可调转速的特点，正确的连接PLC，变频器和异步电机的动力电路和控制电路，结合现场应用设定好变频器的参数，编辑PLC的控制逻辑。简单有效的实现了三相异步电动机的转速控制，从而实现了变化流量的调节。代替了滑油撬流量控制阀门和压力控制阀门的复杂机构。使滑油撬更加的简化，稳定可靠。

参考文献：

[1]胡学刚，周伟，胡雪梅.变频器参数的设定与调整[J].电子质量，2009，5.

[2]李敬岩.浅谈变频器与PLC连接时注意的问题[J].中国机械，2014（05）：68.

[3]李占山.PLC-变频器控制系统的抗干扰[J].机床电器，2009（06）.

变频器的选择与应用 篇7

1 小区给水系统分类

1)局部加压给水系统。

当小区外部给水管网水量、水压不能满足要求时,在小区内各建筑或几栋建筑分别设置加压泵房。

2)集中加压给水系统。

整个小区设置一个集中的加压泵房供水。

3)集中加压与局部加压相结合的给水系统。

对于建筑物高度参差不齐的小区,设置集中泵房的供水只能满足部分高度较为接近的建筑物对水量、水压的要求,而另一部分建筑物,则就近增设给水泵房。

4)减压阀分区给水系统。

当小区建筑较为多样时,为了节省初期投资,节约空间,可采用减压阀进行减压分区供水。

2 小区在变频调速供水设备供水的条件下给水系统选择

小区给水系统的选择主要从系统的安全性、经济性、合理性等方面进行考虑。

安全性:主要是给水系统能否满足用户在使用中对水压、水质、水量的要求;经济性:主要是怎样能够节省开发商在项目投资的同时减少物业公司在后期运营投入;合理性:是指在怎样规模的小区实施怎样的供水方案更加适宜。通常以上的几种给水系统都能满足供水安全性的要求。经济性的比较主要是对多层和高层建筑混合居住小区分压给水系统,其中主要方面是能耗方面和投资方面。

局部加压给水系统比集中加压给水系统电能耗要小,与此同时局部加压给水系统较集中加压给水系统增设泵房和水箱;在工程造价上局部加压给水系统则比集中加压给水系统大。

因而局部加压给水系统不适宜在普通居民小区中使用,这种系统可在大型共建、公寓、特殊建筑中使用。普通居民小区采用集中加压给水系统能够更好地达到经济效益和节能的要求。对于小区中有个别高层建筑可采用局部加压系统,以弥补集中加压给水系统的不足。这样既可以节省投资又可以节约能耗。当然应该认真分析建筑物的使用性能和使用要求,制定相应的给水加压方案,以使供水能够达到最优。

3 变频调速供水设备供水的运行、控制方法和选型

3.1 普通变频供水设备

普通变频供水设备在现有工程中应用较多,主要由远传压力表、控制器、变频调速器、水箱及水泵机组组成。具体工作流程为:远传压力表将供水管网内的动态压力信号转变成电信号输入控制器,通过对输入量与设定量的实时比较分析,再输出经过PLC处理的模拟信号至变频调速器,变频调速器通过控制水泵的转数来调节管网内的实际压力值趋向于设定压力值,从而实现闭环控制的恒压供水。对于多台泵调速的方式,系统通过计算判定目前是否已达到设定压力,决定是否增加(投入)或减少(撤出)水泵。即:当一台水泵工作频率达到最高频率时,若管网水压仍达不到预设水压,则将此台泵切换到工频运行,变频器将自动启动第二台水泵,控制其变频运行。此后,如压力仍然达不到要求,则将该泵又切换至工频,变频器软起动第三台泵,往复工作,直至满足设定压力要求为止(最多可控制六台水泵)。反之,若管网水压大于预设水压,控制器控制变频器频率降低,使变频泵转速降低,当频率低于下限时自动切掉一台工频或变频泵,始终使管网水压保持恒定。此类设备一般适用于集中加压供水方式,要求小区规模较大,供水时间、水量、水压较为一致。

3.2 气压变频供水设备

气压变频供水设备分两类:定压式和补气式变频供水设备。

定压式变频供水设备是在普通变频供水设备的基础上增加隔膜式气压罐以稳定系统压力,防止水锤的出现。其工作原理与普通变频供水设备相同。

补气式变频供水设备主要由远传压力表、控制器、变频调速器、补气罐及水泵机组组成。具体工作流程为:当所需流量增大时,变频器通过升高频率实现恒压供水,若达到频率上限仍不能满足流量要求,其余泵依次投入;反之,其余泵依次退出。当仅有一台变频泵工作,且工作在频率下限时,则该泵自动停止运转,停泵前控制系统对射流稳压罐自动进行补气,向用户管网提供并保持所需水压。当压力降至唤醒值时,设备再次启动。此类设备一般适用于局部加压供水方式,要求小区规模较小,供水时间、水量、水压可以有较小幅度的变化。

3.3 带有辅助小泵的变频供水设备

变频供水系统在小流量或零流量的状态下,水泵效率大大降低,不能达到节能目的。在这种情况下带有辅助小泵的变频供水设备应运而生。一般可采取3种方案:1)变频主泵配以工频小泵;2)变频主泵配以变频小泵;3)工频主泵配以变频小泵。从节能、投资角度看,方案3)最为适宜。工频泵在满足最大流量和扬程基础上,在系统中增加1台～2台小泵调节高峰和特殊时段供水,小泵的选择一般为小泵的最大流量为单台工频泵的最小流量,工频泵的扬程应按实际计算扬程,略低于变频泵扬程。其工作原理与普通变频供水设备基本相同,此类设备一般适用于局部加压供水方式,要求向单体或几座建筑物供水,供水时间、水量、水压较为一致。

3.4 无负压变频供水设备

无负压变频供水设备分为:有缓冲罐和无缓冲罐的无负压变频供水设备。由水泵扬程计算公式可知,如利用市政管网的压力将很大程度降低水泵的扬程,从而降低水泵的功率,尽可能地做到节能。由于取消了断流水箱,从根本上解决了二次污染的问题,同时增加了诸多控制环节。

有缓冲罐的无负压变频供水设备具体工作流程为:当市政管网压力低于用户所需压力时,控制柜会自动控制变频泵软启动运行,直接输出管网的实际压力等于用户所需压力时,变频泵以一定的恒定转速运转,实现用户的压力稳定。市政管网的压力越高,变频泵的转速越低,管网压力越低,变频泵转速越高,既充分利用了自来水管网的压力,又能确保用户所需压力的恒定。在用水高峰,流量大于市政管网所设定的流量时,其流量差值由接力罐提供,确保用户正常用水;在用水低峰,市政管网的压力高于用户所需压力,智能控制设备停止工作,由市政管网直接供水。当用水量超过供水量可能使接力罐产生负压时,呼吸式负压消除器由PLC操纵立即工作,通过过滤器装置吸入气体,防止调节器内形成真空。当检测到有回流情况时,倒流防止器立即工作,可有效地防止对供水管网的延伸污染。

无缓冲罐的无负压变频供水设备,系统控制功能是通过对智能控制器的软件编程实现的。主要由初始化模块、数据采集模块、运行状态控制模块和数据处理等组成。采用压力、流量双闭环控制。控制方式分自动控制和手动控制,系统以自动方式为主。在流量不超过设定值时,水泵机组的启动、运行、相互切换均按预先编制的程序自动控制。现场各监测点的物理参数分别由各对应的一次仪表检测出来送入控制器内。当流量发生瞬时变化时,通过智能控制器使变频调速器的频率在小范围内做快速调节。在流量超过设定值时,系统在软件的控制下切换到管网保护状态,此时系统自动根据流量的大小进行限制,少许降低频率或切除一台水泵,虽然流量小一点,但不会停泵,不象有断流水箱或储水罐的供水系统那样,在低水位时要停泵。

为保证设备正常运行,在倒流防止器后、水泵进口之前加装有供水压力检测单元,当供水压力小于0.1 MPa时,控制系统首先发出报警信号,以便采取相应措施排除。当压力继续降低至0.03 MPa时为避免故障扩大化,控制系统会强制水泵停止运转。此类设备一般适用于局部加压供水方式,要求向单体或几座建筑物供水,供水时间、水量、水压较为一致。设计和使用此类设备时,应征得当地自来水公司的同意。

4 结语

变频调速供水设备在小区供水中的广泛应用在很大程度上满足了对于水质、水压的要求,与此同时也给人们带来了一些亟待解决的问题。如何能最大程度地利用这种设备,是需要广大设计人员和用户共同努力的。建议大家在方案确定前应根据建筑类型、建筑规模、用水特点等因素综合分析、比较,以确定采用何种供水方式和变频调速供水设备,能够实现供水的最佳效果。

摘要：对小区给水系统进行了分类,探讨了小区在变频调速供水设备供水的条件下给水系统的选择,详细地介绍了变频调速供水设备供水的运行、控制方法和选型,以合理选择供水方式和变频调速供水设备,从而实现供水的最佳效果。

关键词：供水设备,给水系统,水质,加压

参考文献

[1]GB 50015-2003,建筑给排水设计规范[S].

变频器谐波抑制措施的研究与应用 篇8

1、电磁干扰及谐波危害

1.1 电磁干扰（EMI)

人类对电磁兼容 (Electromagnetic compatibility, EMC) 的认识始于电磁干扰 (Electromagnetic Interference, EMI) 的影响:EMI可能使一切用电设备、分系统或系统的工作性能偏离预期指标或使工作性能出现不希望的偏差，甚至还可能使其失灵，性能永久性下降直至被摧毁，同时给人体健康带来伤害。将EMI定义为“由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。

1.2 谐波危害

交流变频器调速的普及，特别是变频器大量使用的企业，变频器产生的谐波如不加以抑制，对其他设备及其自身的正常运行都会产生很大的影响。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

2、变频器谐波形成的主要原因

变频装置的谐波产生于主电路，变频调速系统主电路由整流器、中间直流环节和逆变器组成。整流部分为二极管三相桥式整流器，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输入为PWM波形。

2.1 变频器输入侧产生的谐波

变频器的输入电路通常由二极管三相桥式整流回路和滤波电路组成。其电路结构和输入侧电压、变频器电源侧的谐波电流主要由交流到直流的整流电路产生。由整流电路的基本理论可知，整流电路在输出直流电流的同时，二极管换相使得交流侧产生特征谐波电流。

2.2 变频器输出侧产生的谐波

由变频器的基本组成及工作原理可知，变频器在理想状态下一般输出的是若干千赫兹高压脉冲，但是因变频器供电的异步电动机存在电流—转矩特性，在变频器输出的波形中除了有基波外，还有若干谐波，产生这些谐波的原因主要是：

(1) 交流变频器的输出电压波形是整流电压波形，含有较大谐波，其频率为：f U1=p kf i± (n-1) f 0，式中：p为可控整流脉波数，p=6或12;k为自然数，k=1, 2, 3，…;n为谐波次数，n=1, 2, 3…;f i为电网频率，f i=50HZ;f 0为变频器输出频率。经负载电感滤波后，大部分高次谐波被滤掉，但低次谐波仍存在。

(2) 变频器输出高压脉冲，因在变频器输出线与地之间及电机与地之间都存在分布电容，于是产生了高次谐波电流，该电流中含有很多奇次谐波成分。用变频器对异步电动机供电时，变频器从整流器部分产生电源高次谐波，变频器产生的奇次谐波对外存在较大的干扰，且变频器用高载波频率输出斩波，因此它本身是一个谐波发生源。而逆变电路产生的高次谐波经变频器输出到动力电缆和电机上。在电动机调速过程中，由于逆变电路输出的基波频率是随电机转速要求不断变化的，因而这些脉动分量的频率是变化的。输出表达式：

其中:u0为变频器输出电压;ud为变频器直流侧电压;α为调制度 (O≤α≤l) ;ωr为调制信号角频率;φ为正弦调制波的初相角;ωr为载波信弓角频率;n为变频器输出谐波次数。式中第一项为输出波形中的基波分量，即调制时所要求的正弦波;第二项是输出波形中的谐波分量。

3、谐波抑制及其干扰措施

3.1 变频器谐波的抑制

谐波进人电网主要与整流电路有关。为了减小进人电网的谐波，在电源的输人端串入电抗器滤波。合理选择直流电路的电容大小，对于抑制谐波也有很大的帮助。降低输出回路的高次谐波，采用多电平逆变和滤波的方案。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器，使输出电流和电压接近正弦波，将高次谐波进一步减弱。在系统抗干扰和优化控制性能方面，常采用硬件和软件抗干扰措施，而最基本和最重要的抗干扰措施是硬件抗干扰。主要措施是隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.2 变频器抗干扰措施

提高变频控制系统抗干扰能力，首先确保控制柜中的所有设备接地良好，使用短、粗的接地线 (最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低) 连接到公共地线上。安装布线时将电源线和控制电缆分开，控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。还有就是确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。用屏蔽和恺装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

4、结语

本文通过对变频器产生谐波的原因及谐波的特点进行分析认为，变频器输人侧产生的谐波主要是由整流电路引起的，而且，以低频谐波为主，主要对供电系统产生影响。变频器的输出侧产生的谐波是由逆变电路所致，其谐波主要是高次谐波，谐波的频率与调制频率接近。输出侧谐波会对拖动系统自身、相邻设备产生不利影响。

摘要：随着电子技术的迅速发展, 开关电源的应用日益普及, 给电网造成污染, 干扰其它设备的正常工作。针对变频器广泛应用的现状, 提出几种抗干扰措施, 以提高变频装置的电磁兼容水平, 使变频装置更可靠、更持久的工作, 同时减小对电网中其他设备的影响。

变频器的选择与应用 篇9

在消防自动报警系统中, 消防给水系统占了很大的部分, 其给水系统包含喷淋系统、消火栓系统, 每个系统中共有两台15KW水泵 (轴功率12.3KW, 扬程90.3M) 。其原有水泵电气控制柜都是采用传统的降压启动线路, 结构比较复杂, 效能低下, 能耗大, 工作环境潮湿经常出现控制不良, 严重时使产品设备损坏。又如发生火灾时, 若供水压力不足或设备损坏造成无水供应, 不能迅速灭火, 可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以, 在消防给水系统采用恒压供水系统, 具有较大的经济和社会意义。

2 改造前系统概述及改造理由

在整个消防给水中, 消火栓是即时启动, 即在火警时按下消防栓按钮, 消防栓泵迅速启动, 消火栓输出一定压力的水柱, 在此时喷向火警现场, 达到灭火的目的。在预警状态时, 管道无水, 水泵处在待命状态。依此特性, 故不对此系统进行改造。

喷淋给水系统中, 管道需要保持一定的压力, 在遇火警时, 火警现场温度升高, 喷头的水银玻璃破碎, 利用管道压力喷头喷出水雾, 同时湿式报警阀打开, 压力开关打开, 通过消控中心联动水泵进行大压力供水, 以达到迅速灭火的目的。在平时监测状态下, 由于采用湿式报警阀, 管道要保持一定的压力, 一般采用两种方法:采用屋面水池, 利用水池落差压力保持管道压力。另一种是采用压力罐方式保持管道压力。这两种方法都造成了工程量的增加, 施工难度的增大, 一旦管道压力下降, 水泵全压启动也增加了能耗、设备的损耗。故对此系统进行改造。

3 改造后的系统组成和工作原理

3.1 系统组成

由变频器三菱FR-A740-22K (额定容量22KW, 额定电流43A) 、PLC (三菱FX2N-32MR) 、电触点压力表 (HZ26-YX-150) 和四台 (两用两备) 水泵 (广州白云水泵生产的XBD-L1-15K两台、XBD-L1-2.2K) 构成, 系统如图1、图2。利用了变频器相关功能和PLC配合进行变频恒压补水, 在管道压力低于设定值时, 辅助水泵M3或M4自动低功率补水, 对管道进行补压, 在设定时间内如果管道压力没有达到预定值。水泵M1、M2变频运行, 如再经过预定时间后还达不到设定的压力, 自动切换成工频运行。以达到节能的作用。同时该系统具有自动/手动切换功能, 可在维护的时候进行手动补压力。在火警状态时, 消控中心可远程启泵, 水泵自动切换成工频全压运行。当变频器发生故障时, 可通过控制柜开关切换到手动, 控制水泵工频运行。

3.2 系统图

3.3 PLC

I/O分配接线 (表1)

3.4 程序设计

(梯形图) (图3)

3.5 控制过程:

3.5.1 管道自动稳压过程:

根据消防工程施工技术标准, 设定喷淋给水压下限为0.6, 上限为0.8, 当管网压力低于下限时, 变频器启动辅助泵M3低速运转, 运行一段时间后, 由远传压力表来的压力信号达到上限值时, 辅助泵停止。如运行一段时仍未到达设定值时, PLC控制变频器、辅助泵中速运行, 达到压力上限值后停止, 如经过一段时间后仍末达到上限压力, 切换辅助泵高速运行, 达到设定压力后停止, 如再达到设定压力, 系统自动切换到消防主泵M1全频 (50HZ) 运行, 如应该某情况下 (如管道漏水) 末达到设定压力, M1变频运行切换至工频运行, 同时工频运行信号送至消控中心进行报警。如果管网正常, 管道在辅助泵M3的补压下, 自动维持管道压力。如此循环不已。

需要说明一下的是:变频器必须设置好运行的相关参数, 和配合PLC控制的相关工作状态触点输出。详细调整参见三菱FR-A740的说明书。在本例中, 须大致调整以下几个参数。1、设置变频器启/停控制为外部端子运行。2、设置为自由停车方式, 以避免变频/工频切换时造成对变频器输出端的冲击;3、设置低、中、高运行频率。4、设置变频器的过流保护值。

3.5.2 手动/自动功能:

在现场进行维护调试时, 通过开关SA1切换至手动运行。

3.5.3 备用切换功能:

在消防系统定期维护时, 通过SA2切换两种工作方式:M1、M3泵为主泵, M2、M4为备用泵;M2、M4泵为主泵, M1、M3为备用泵;

3.5.4 系统保护功能:

水泵故障信号未经PLC处理, 而是汇总给继电器KA2。KA2触点再送至PLC处理。主泵M1、M2变频的保护由变频器保护设定。系统的各个指示信号都送至消防中心进行联动显示, 以提高整个系统的运行安全性。

3.5.5 消防远程启泵:

利用消控中心的无源触点信号控制PLC的X10端口。如遇火警状态下, 不管系统工作于何种状态, 消控中心可远程启动水泵, 并将相关的信号送至消控中心。最大限度保证了大楼的安全。

此系统与传统的喷淋给水系统相比, 具有如下优点:

(1) 节省工程量, 这是此系统最大一个优点, 省下屋面水池或压力稳压系统的建设, 为建设方节省了大量资金。

(2) 节能, 这个是变频稳压供水最显著的优点, 由于采用了辅助泵, 节能通常能达10%~40%。

(3) 运行可靠, 在本人参于的工程建设中, 整改了十余套恒压消防给水系统中, 最早的一套从2004年无故障运行至今。由于采用了变频器, 使供水压力由变频器控制的水泵软启动, 从而实现水压的缓冲, 避免管道破裂, 从保护了整个消防喷淋管网, 增加了消防自动控制系统的可靠性。

(4) 自我保护功能完善。

(5) 延长设备寿命, 保护电网稳定。

摘要：对变频调速消防自动给水系统进行改进。其系统采用可编程控制器 (PLC) 、变频器;利用PLC和变频器控制的变频调速方式, 通过压力表自动调节管道压力, 使水压平稳过渡, 延长系统使用寿命, 提高效率, 降低能耗。

关键词：消防给水,变频器,PLC,节能效果

参考文献

[1]华南理工大学出版社出版钟肇新等编著.可编程序控制器原理及应用.

变频器的选择与应用 篇10

空气预热器是火力发电厂锅炉系统中的重要组成部分, 实际运行中如果其转子摩擦卡涩会引起驱动电机变频器故障跳闸进而导致机组RB或停机。针对此类故障一方面应尽量避免转动机械的发生变形摩擦, 另一方面可以考虑在驱动变频器直流回路接入制动单元以实现空预器卡涩波动状态下的再生制动。即以制动单元把电动机回馈的再生过电压以热能的方式消耗掉, 维持直流母线电压在正常水平, 保证变频器在负载波动时可靠运转不发生故障停机。接入制动单元的选择和接线方法及变频器相关控制参数的设置都必须根据不同的现场设备具体分析计算, 并结合实际使用效果进一步调整优化, 可以达到提高变频器驱动设备安全稳定性能的效果。

1 空预器变频器运行现状

玉环发电厂四台1000MW发电机组配套锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司引进三菱重工业株式会社 (Mitsuibishi Heavy Industries Co.Ltd) 技术设计制造的HG-2953/27.46-YM1型一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、超超临界变压运行直流锅炉。其中每台锅炉安装2台空气预热器, 选用哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的哈锅34-VI (T) -1850 (2000) -SMR型三分仓回转式空气预热器并配装变频器驱动电机正常运转。

每台预热器转子配备主辅两台驱动电机 (两电机参数相同, 额定功率30k W, 额定电压380V, 额定转速1450r/m) , 主电机与减速机直接连接, 辅电机通过超越离合器与减速机连接, 两台电机一台工作, 一台备用, 并且设置有空预器气动盘车装置。转子运行转速分为正常转速模式和低速模式, 低速模式为预热器清洗时采用, 正常转速为1r/min。设计考虑减少空预器转子启动过程中的机械冲击, 延长设备使用寿命, 故转子启动采用变频斜坡软启动方式。转子启动后, 变频器以50HZ的固定频率运行, 驱动空预器主、辅电机的变频控制柜采用A-B Power Fle X 70变频器, 一旦主变频故障跳闸, 由DCS联锁信号运方启动辅变频继续运行。

空预器本体技术参数见表1。

#2机组2B空预器在正常运行中变频器电流稳定在21A左右轻微波动, 范围在20A到21.8A。变频器母线电压在586V, 没有加装外接制动单元。某次空预器中落入因震动松脱的冲洗水管杂物导致转子产生周期性剧烈磨擦, 变频柜运行电流急剧变化, 并听到空预器内部有断续摩擦卡涩声音。此时变频器运行电流上升到32~97A左右, 变频器母线电压在580~700V之间跳变, 空预器主电机75秒后跳闸且变频器发“Over Voltage”即内部直流过电压故障报警;系统自动切换到空预器辅电机变频运转后仍有转子摩擦, 电流持续波动。主电机变频经复位过电压故障后恢复正常待机状态, 空预器转子经过一段时间把杂物磨擦削平后, 电流逐渐平稳并回到正常范围。

2 故障分析

空预器变频器正常运行时变频器按固定频率50Hz驱动电动机, 电机经减速机直接连接转子并带动其旋转。当转子的转动受阻卡涩, 电机的转速下降, 这时的电机相当于再生制动状态 (即发电机状态) , 随着转速的下降, 电机产生的回馈电压叠加在变频器的母线电压上, 导致母线电压升高, 当电压升高超过700V, 由于外部没有接制动单元, 这部分能量无处消化, 引发变频器发出“Over Voltage”即内部直流过电压故障并跳闸。所以从提高驱动变频器抗负载波动能力方面考虑可以采用外接制动单元的方式把由于再生制动升高的变频器母线电压以热能的方式消耗掉, 同时为使系统平稳调速需设置适当的加减速时间等控制参数。

3 制动单元的选择

目前计算制动单元的方法很多, 从工程角度通常是估算出制动单元的电阻阻值和功率容量两个重要参数。制动单元是按照短时间歇性工作设计的电子设备, 其在大电流下长时间工作的能力有限, 因此应用时必须合理选型, 保证制动单元工作不会因通过过大的电流和过热而损坏。制动单元的选型是以其额定电流和峰值电流为依据的。额定电流的大小与制动单元能够长时间连续工作的电流成正比, 而峰值电流则代表了制动单元所能通过的最大电流。要保证制动单元正常工作, 必须保证流过制动单元的最大电流小于其峰值电流, 且最大电流与制动频率Kc的乘积小于其额定电流。

制动单元在工程上通常选用的是波纹电阻和铝合金电阻两种:波纹电阻采用表面立式波纹有利于散热和减低寄生电感量, 并选用高阻燃无机涂层, 有效保护电阻丝不被老化;铝合金电阻易紧密安装、易附加散热器, 外形美观具有较强的耐振性, 更适于应用在高度恶劣工业环境中。考虑到稳定性及安全因素, 空预器变频器选择外接波纹电阻。

3.1 制动单元动作电压准位

当直流母线电压大于或等于制动电压准位时, 制动单元才投入工作进行能量消耗, 经查A-B Power Fle X 70变频器400V制动电压准位是母线电压大于或等于690V。制动电压准位对照如表2。

(单位:V)

注:容许输入电源有±10%的变动。

3.2 制动频率

首先需确定系统的制动频率Kc, 通过降低制动频率可以让制动单元和波纹电阻有充分的时间来解除因制动而产生的热量。当波纹电阻发热时, 电阻值将会随温度的上升而变高, 制动转矩亦随之减少。Kc定义为系统制动时间占总制动周期的时间比例。

制动频率Kc=制动持续时间T1/制动周期T2×100%, 如图1所示。

不同的负载类型, 其实际制动频率Kc也会有所不同, 因此尽可能根据实际调速设备的运行状况来确定Kc的值。在无法确定实际负载运行情况时, 可以参考以下的经验取值。常见负载类型的制动频率如下:

电梯Kc=10-15%

油田磕头机Kc=10-20%

开卷和卷取Kc=50-60%

离心机Kc=5-20%

下放高度超过100米的吊车Kc=20-40%

偶然制动的负载Kc=5%

其他Kc=10%

经查空预器转速为1r/min, 经观察空预器转子与密封之间的摩擦是断续的, 从DCS调出该电机电流, 查看60S内电流的峰值, 累加电流峰值持续的时间, 经反复观察电机电流升到70A左右时, 母线电压大约650V左右, 认为母线电压超过650V时其峰值电压超过700V的可能性较大, 即达到制动单元动作电压准位, 制动单元起作用。累计70A以上峰值持续时间为5S, 制动频率=5/60约为8%, 估算为10%。

3.3 制动单元的计算

3.3.1 阻值计算

在制动或负载卡涩过程中, 电动机将处于再生制动状态, 产生感应电压使电路中制动开始瞬间的电压接近额定电压的2倍。在实际制动中, 当放电电流接近电动机额定电流一半时, 就可以得到与电动机额定转矩相同的制动转矩了, 参考设备厂家提供计算制动单元电阻值的经验公式粗略计算为:

式中UD为允许最大制动电压, IMN为电动机额定电流。为了保证变频器不受损害, 必须限定当流经制动单元的电流为额定电流时电阻数值为制动电阻的最小数值。选择制动电阻时, 不能小于该阻值。

综上所述, 实际制动电阻数值的选择范围是

3.3.2 功率的选择

当制动电阻在直流电压为制动电压状态中工作时, 其消耗的功率为:

耗用功率的含义是:如果电阻的功率按此数值选择, 该电阻可以长时间地接入在电路中工作。现场中制动电阻的功率主要取决于制动频率Kc。因为系统的进行制动时间比较短, 在短时间内, 制动电阻的温升不足以达到稳定温升。所以, 决定制动电阻容量的原则应在制动电阻的温升不超过其允许数值即额定温升的前提下, 尽可能减少容量。粗略计算为

其中, λ为制动电阻的降额系数;PB为制动电阻的功率。

综上所述, 根据空预器变频器实际设备参数, 即电动机30KW额定电流57A, 变频器额定功率37KW, 输入电压400V可以计算出得制动电阻的取值范围是

再根据成型配套产品实际选择阻值为25Ω的波纹电阻箱 (BRU8KW/25R) , 每台变频器加装一台波纹电阻箱且通过16mm2软铜电缆接至变频器正负制动端子上。通电调试时再根据产品手册修改变频器程序控制参数:D163项设置为“1”即选用外部制动电阻, D161, D162项设置为“2”即母线调节模式设为动态制动。

4 制动单元的应用效果

经过上述制动单元的计算选型及控制程序调整, 波纹电阻接入变频器直流母线参与再生制动经过一周时间的试运行, 在负荷平稳及波动两种状态下变频器的母线电压和运行电流都较稳定, 并且没有超温故障发生。在空预器转子有轻微周期性摩擦工况下, 母线电压最高瞬时波动到685V左右变频器仍保持持续运行。判断制动单元选型是否正确的最终依据, 是确保任何情况下, 流过制动单元的电流都不超过制动单元的最大电流, 避免制动单元因过流而损坏。同时任何情况下制动单元自身的温度都不会超过70℃, 避免制动单元因过热而损坏。现场测量制动电阻的温度在环境温度26℃下最高不大于39℃, 符合相关要求。如果制动单元在调试或运行中发现以下故障现象, 可参见变频器制动单元故障原因分析表, 见表3查找相处理方法。

变频器制动单元故障原因分析表见表3。

5 结束语

变频器制动单元的选择与安装关系到变频器运行的可靠性, 其中制动电阻阻值和功率的计算都是从工程角度来考虑, 所以在实际应用时要结合现场具体设备运行工况来调试优化, 以便形成一个兼顾安全性和经济性的制动单元应用方案。通过以上应用实践说明只要合理选择制动单元接入变频器并设置恰当的控制参数就可以消耗运行中的再生过电压, 提高变频器应对不同负载波动下的安全稳定性, 值得在类似设备应用中推广使用。

摘要：通过对空预器变频器及其负载特性的功率计算, 合理选择制动单元接入变频器直流回路并设置恰当的控制参数以消除制动过程中产生的再生过电压, 最终提高了变频器应对不同负载波动的安全稳定性。

关键词：变频器,制动单元,应用

参考文献

[1]戴广平.电动机变频器与电力拖动[M].北京:中国石化出版社, 1999.

[2]姚锡禄.变频器控制技术与应用[M].福州:福建科学技术出版社, 2005.

变频器的选择与应用 篇11

【关键词】变频调速技术应用 课程改革 教学实践

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）11C-0086-02

目前，工矿企业的三相异步电动机基本采用变频调速控制，它可以在不改变设备的情况下，灵活调整电动机的转速，以适应企业生产工艺流程变化，起到节能降耗作用，能够使设备高效运行。这是一种新颖的控制技术，开创了一个全新的智能电机时代，变频控制技术改变了异步电动机陈旧的控制运行模式。基于此原因，在制造类专业，如机电一体化技术、电气自动化技术等，变频调速技术应用成为不可或缺的一门重要课程，承担着职业技能培养、向社会和企业输送合格人才的重任。

一、课程教学现状分析

（一）课程定位

根据专家调研和企业用工调查，课程相关的就业岗位有：操作监控员、维修电工、销售工程师、工程技术员，其中普遍初次就业岗位是操作监控员。无论何种岗位，都具有共性，即应具备安装、调试、设计、维护、设备相关资料收集整理等方面的能力。从此出发，围绕职业能力培养，通过课程的学习，应能够让学生了解熟悉变频调速技术的专业知识，掌握变频器调速技术的基本原理及其应用，重点掌握目前一种流行的变频器的硬件电路接线、相关参数的设置、交流电机的运行与控制，并养成认真的工作作风和严谨的工作态度，树立岗位责任意识，养成科学的思维方法和综合的职业能力，以适应就业岗位的需要。

（二）教学中存在的问题

变频调速技术应用是一门理论实践结合紧密的课程，实践是课程最佳的教学方法，也是学生能够掌握技能的唯一途径。现实中，教师普遍感觉课程的实践能力培养离初衷尚有一定的距离，归结起来有如下几方面原因。

1.学生兴趣不高，向学精神不足。当前高职学生来源广泛，有高考生、单招生和对口生，文理兼收，层次不一，理科基础参差不齐；以柳州铁道职业技术学院为例，由于铁路专业是特色专业，就业良好，大部分人入学目的是冲铁路专业而来，抱有转专业的想法，因而对非铁路专业课程学习热情不高，课堂上学生提得最多的问题是考试怎么考？容易过关吗？做完了，还要干什么？而不是思考这门课对自身有什么用、怎样才能学好。缺乏往深度、广度方向拓展的想法。因此，从入学开始，应该加强对学生的思想教育，使其端正态度，多作专业引导和宣传，促使学生了解专业内容与学习方向，形成专业规划，认识到行行有出息，做到学一行爱一行，最终激发兴趣，产生动力。

2.教师教学方法单一。现代教育理念中的师生关系，强调的是学生的中心地位，教师起指挥、引导、协调的作用，但是学生往往主动性不足，缺乏参与性，普遍存在懒于动手的现象，因此制约了教师教学设计的运用，然后落入传统的“传递─接受”教学模式，致使课堂效果低效或无果。教师要针对学生的不同特点和心理素质展开教学活动，要充分了解学生，设计教学时要针对不同的层次做好分层教学的多手准备，要有足够的耐心；教师自身要强化学习，要有宽泛的知识面，感染学生，要努力激发学生的兴趣，从而提高学生学习的主动性。

3.实训设备不能适应实训开展。接线和参数设置是课程学习重点，通常有关的实训设备是一个孤立的变频器器件，在接线与参数设置上需要耗费很多时间，极为不便。学生刚开始接触使用，较难理解各参数的意义和设置值，对各相互交织的关系更是无法掌握，老师面对众多的学生往往顾此失彼。为此我们利用组态技术开发了“变频器实训系统”这一装置，申请且获得了国家专利。该装置能够读写变频器的全部参数值，教师能够做到对每台变频器的参数设置情况一目了然，同时附带有实例帮助，指导学生练习或自学，能够实现教与学的直观性、方便性，降低了学习难度，曾应用于多个班级的教学实践，取得了良好效果，起到了保障教学质量的重要作用。

4.教材方面的因素。相当多的高职教材是职业学院教师根据自身的经历和本校实训实验设备编写成的，由于各学校情况不同，如果照章编制教学计划，则一些内容无法开展实践活动。所以，教师在制定教学计划时应以教材为蓝本，针对本校设备和学生情况灵活取舍。

5.课程之间衔接不良。变频调速系统可以由单一的变频器构成，但更多是与PLC组合在一起，通常本课程安排在PLC课程之后，相隔时间较长。高职学生自学能力普遍不足，对知识的记忆力差，在本课程需要运用PLC知识时，学生普遍反映忘了。所以最好两门课程同时进行，既可了解PLC的实际应用，也可避免知识脱节。

二、课程教学改革对策

（一）按照学习进阶，重新规划实践内容

变频控制貌似复杂，实质上就是要电动机按需要转起来、快慢可控，故问题的本质就是向变频器输入控制电动机启停、换向的命令信号，及改变电动机快慢的频率信号。

我们选择西门子变频器作为教学载体。西门子M系列变频器参数虽然很多，起关键决定作用的参数是P0700（命令信号）和P1000（频率信号）。所以以命令信号为主线，以频率信号为辅线，将实践内容分基本内容、进阶内容、综合能力训练三部分，基本内容表1所示，以单一的命令信号结合不同的频率信号构成，着重于理解。

进阶内容在基本内容基础上将命令信号分别改为端子排输入和 PLC的USS 输入，频率信号依照表1重复进行。综合能力着重于实际问题解决，只给出项目要求，然后由小组依照工程分析、决策、实施、检查评价、总结几个步骤完成，本阶段让学生自由发挥，不限制思路，能够检验技能的掌握程度。

（二）更新教学方法，强化师生互动

高职学生的另一特点是喜动厌静，为了讲授理论而作冗长的分析、说理不但不能引起学生的兴趣，反而导致学生昏昏欲睡。怎样让学生抬起头、放下手机，专注于学习，是教师面临的现实问题。实践中，我们采用“先做后学，边做边学”的教学方法，教师亲自动手，做出示范实例，给学生参观，要求学生依样画葫芦般模仿，目的是使其建立感性认识，然后引导他们思考：为什么会这样？接着讲明原因，师生交替互动，配合完成教学内容。

（三）借助辅助手段，扩充教学资源

由于学生人数众多，个人接受能力有不同，性格有差异，可能一时未能理解透彻，因此引入微课教学，供学生在课内外反复观看。在微课的设计上，主要以知识点为单元，突出电气规范性、内容完整性、步骤清晰性，数量充足、时间避免冗长。通过微课视频，可训练和培养学生自主学习的能力，锻炼学生分析问题和解决问题的能力，提高他们的动手能力。使得教师从重复的讲解中解放出来，将更多精力投入课堂组织、答疑解惑以及安全管理方面。

（四）以人为本的教学保障

加强对学生的思想教育，改变想法，为未来打基础，去企业参观，建立感性认识；引领学生，关心关爱学生，做到主动关心某些内向学生。特别是把到企业参观作为教学内容之一，不仅能使学生了解本专业领域目前的生产、设备、技术、工艺的现状和发展趋势；同时也能熟悉职业岗位的特点、职业工作的过程和内容、管理模式。

教师要加强自身能力建设，主动下企业熟悉工作情境、工作任务和工作流程，能熟知本课程内容在企业中的实际应用；能够分析学生特点和心理，根据学习规律建设课题库，设计教学内容与方式，能够针对不同的工作类型特点，变换教学方式。教师应该树立终身学习，努力提高理论水平和技能水平的思想，绝对不能满足于完成教学时数的念头，尤其是青年教师。职业技能比赛是很好的锻炼，例如全国职业院校“自动线安装与调试”技能大赛、“电气控制系统安装与调试”技能大赛中均设置了参赛指导教师竞赛环节，竞赛内容包括针对竞赛考核装置设备的专业课程的整体教学设计，还需要对某一次课或者某一个工作站的现场课程教学讲解，检验参赛指导教师综合运用教学载体进行专业教学的课程设计和实施能力。

教学效果的取得依赖于教师和学生双方良好的互动，任何一方的缺失都不可能达成目标，教师应了解学生、关心学生、服务学生。只有这样，才能为社会、企业培养出高素质的劳动者和技能型人才，同时收获个人的职业成就感。

【参考文献】

[1]陈凤光.以市场为导向的高职“双师型”师资队伍建设研究[J].广西教育，2015（4）

【基金项目】广西高校科研立项项目研究成果（KY2015YB475）

【作者简介】黄戈里（1964— ），男，广西南宁人，柳州铁道职业技术学院副教授，研究方向：电气自动化技术，职业教育。

变频器的选择与应用 篇12

水、电等基础设施与医院正常的开展医疗关系密不可分, 医院日常医疗进程中都需要水的充足供应, 哪怕短暂的停供都会造成严重影响。在医院, 供水系统采用的常用方式为直接供水及水箱供水。在本院医疗用水中, 直接供水主要供应3层及以下楼层用水, 而高层用水则根据各个病区, 在各个区域内设置独立的水箱和水泵, 其中水箱亦可分为高层水箱以及地下水箱, 所有用水由市政管网进入水箱, 再通过水箱供给各个楼层。

1 设备基本概述

变频恒压供水设备是一种新型的节能供水设备。变频恒压供水设备系运用当今最先进的微电脑控制技术, 将变频调速器与电机水泵组合而成的机电一体化高科技节能供水装置。变频恒压供水设备以水泵出水端水压 (或用户用水流量) 为设定参数, 通过微机自动控制变频器的输出频率从而调节水泵电机的转速, 实现用户管网水压的闭环调节, 使供水系统自动恒压稳于设定的压力值:即用水量增加时, 频率提高, 水泵转速加快;用水量减少时, 频率降低, 水泵转速减慢。这样就保证了整个用户管网随时都有充足的水压 (与用户设定的压力一致) 和水量 (随用户的用水情况变化而变化) 。

2 医院供水系统存在的易发性问题。

2.1 整体环境简述以及原因分析

笔者所在的单位有一幢12层的住院部大楼, 建筑面积为12926.26㎡, 住院部大楼整体供水情况为:1-3层为市政管网直供, 4-12层为水箱供水。住院部负一楼有生活水箱、消防水箱各一个, 水泵3台, 12楼顶有生活水箱、消防水箱各一个。住院部3楼为我院血透室, 2楼为内镜中心与儿科, 上诉科室均为医院重点科室, 且耗水量较大, 工作时间内不能停水。但是在今年年初就出现几次停水事件, 均为短暂事件, 耗时约为半个小时至1个小时之间, 等过了这段时间, 供水又恢复正常了。

笔者就碰到几次停水事件发现, 12楼至4楼内供水正常, 就1-3层水量少, 且有时候就直接无水量, 但是过了1个小时以后, 就自行恢复供水。杭州市市政管网的给水管网压力为0.3MPa—0.4MPa之间, 也就是水头处于30米—40米之间, 根据住院部楼的实际楼层高度, 由市政管网直接供水至3楼应该无任何问题。但是仍是多次发生停水事件, 于是经科室多次实地查看、研究发现, 该住院部负一层的水泵房内的市政管网总进水管除了供1-3层楼直供水, 以及供地下水箱外, 还有一路供给住院部楼外的食堂, 该点地处一楼, 且每日用水量极大。所以, 当食堂处于大量用水, 同时地下水箱水位处于低水位点后也处于进水时, 总进水管直接处于“抢水”事件, 而1-3层均处于“抢水”弱势, 导致缺水。

2.2 设备组成及主要技术

找到停水时间的主要原因后, 为了解决这一问题, 笔者以及科室人员决定对该管路采用变频恒压供水设备, 当其他各处处于进水状态时, 通过压力检测, 从而启动变频器控制水泵, 对1-3层进行加压, 解决其用水问题。

要完成上述条件, 最重要的任务就是完成变频器以及水泵的选型。

首先, 笔者来分析下变频器。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式 (VVVF变频或矢量控制变频) , 先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器的选型主要针对电流, 一般变频器的额定电流要大于等于负载的额定电流。而两台电机型号为CR5-9, 容量为1.5kw, 为了能正常拖动电机, 变频器的选择一般比电机相加大一个型号, 考虑到使用习惯, 以及维保便利等因素, 笔者选用变频器

主要使用设备为:三菱E700, 2台格兰富 (CR5-9) , 耐震远传压力表等。其中水泵的选型主要根据流量以及扬程, 以流量为例, 与楼层给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及小时变化系数, 都有关联, 根据上述数据计算出最大用水时的水流量。具体公式如下:

其中Kc——小时变化系数, 取2.4;q——3层楼一天的用水量;Q=4.8*40*1.2/24=4.8 (吨/小时)

考虑到日常使用习惯, 以及设备维修、维保的便利等相关因素, 笔者使用2台格兰富CR5-9泵型, 同时配备三菱E700的变频器, 对2台水泵进行泵兰方式, 当供应室的水管缺水时, 一台泵体启动, 如果, 流量还是达不到要求时, 变频器自动动作, 另一台变频器加入并共同作用, 直至流量正常。

3 使用设备日常维护、保养事项

笔者单位3号楼地下室整改设备主要为以下:三菱E700, 2台格兰富 (CR5-9) , 耐震远传压力表等。

对于格兰富CR5-9, 启动时必须打开旁通阀, 旁通阀连接水泵的吸入侧和排除侧, 因而可以易化灌注步骤, 在运行平稳后重新管好旁通阀。如果泵送液体中含有气体时, 建议在运行压力低于6巴时将旁通阀保留在打开位置。在运行压力超过6巴时需要关闭旁通阀。不然的话, 高速流动的液体会导致出口周围材料的磨损[1]。

由于泵运送液体对密封面进行润滑, 也就意味着密封处会有一定量的渗漏。首次启动水泵, 或者安装新的轴封时, 需经过一定的磨合周期后, 渗漏才会降至合理水平。所需时间取决于运行状况, 一般来说, 运行状况的改变, 即需要开始新的磨合期。但是由于我院水泵运行的介质为自来水, 属于可挥发液体, 则一般情况下不会检查到渗漏情况[1]。

4 小结

变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速, 依据用水量及水压变化通过微机检测、运算, 自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求, 是目前最先进、合理的节能供水系统。该设备起动平衡, 起动电流可限制在额定电流以内, 从而避免了起动时对电网的冲击;并且可延长泵和阀门等的使用寿命, 消除起动和停机时的水锤效应。该系统是目前最先进, 合理的节能供水系统。

参考文献