变频器保护和显示功能Word文件下载.docx

变频器保护和显示功能Word文件下载.docx

《变频器保护和显示功能Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器保护和显示功能Word文件下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

其物理意义可以有两种解释:

l如果不散热的话，电动机的温升将按线性规律上升，如图1（a）中曲线①'

所示。

在这种情况下到达稳定温升所需要的时间，也就是温升曲线的切线和稳定温升的交点所对应的时间;

l温升上升到稳定温升的63%（63%θs）所需要的时间。

电动机的发热时间常数与该电动机的热容量以及周围的散热状况有关，在周围环境不变的情况下，它是常数。

1.1.2非额定状态的温升曲线

（1）过载时的温升曲线

当电动机过载时，所产生的热量增大，但散热条件未变，故稳定温升将增加为θs′，而发热时间常数则仍为τ，如图1（b）中之曲线②所示。

（2）低频运行时的温升曲线

电动机在低频运行时，由于内部扇叶的转速也减慢，散热条件变差。

故在相同负载下，虽然产生的热量并未增加，但温升也会增大为θs"

，发热时间常数则仍为τ,如图1（c）中之曲线③所示。

1.1.3电动机过载的特点

电动机的过载，是指电动机轴上的机械负载过重，使电动机的运行电流超过了额定值，并导致其温升也超过额定值。

电动机过载的主要特点如图2所示。

图2电动机过载的特点

（1）电流上升的幅度不大

因为机械的设计人员在选择电动机时，是严格地按照电动机的温升情况进行计算的。

对于某些变动负载和断续负载，短时间的过载是允许的。

因此，正常情况下过载电流的幅值imax不会很大;

（2）一般情况下,电流的变化率较小,上升较缓慢。

1.1.4过载保护的特点

（1）过载保护具有反时限特性

电动机的过载电流越大，允许继续运行的时间越短，保护动作的时间也越短，如图3（a）所示。

图3变频器的过载保护曲线

例如，当电流为额定电流的105％时，可运行5.8min后才进行保护;

当电流为额定电流的150％时，运行1min就需进行保护;

而当电流为额定电流的180％时，允许的持续运行时间只有0.6min（36s）。

（2）保护曲线与频率有关

如图3（b），如运行频率＝50hz时，其保护曲线为曲线①，当im＝150％imn时，保护的动作时间为t1;

如果运行频率下降为＝20hz时,其保护曲线为曲线②，当im＝150％时，保护的动作时间缩短为t2;

如果运行频率进一步下降为＝10hz时,其保护曲线为曲线③，当im＝150％时，保护的动作时间也进一步缩短为t3。

可见，频率越低，允许连续运行的时间越短。

1.2变频器的功能设置

根据电动机发热的上述规律，所有的变频器都配置了电子热保护功能。

说明如下:

1.2.1过载保护功能的设定

表明在多大电流下进行保护的预置方式。

不同的变频器有不同的方法，主要有两种:

（1）电流取用比

在实际应用中，变频器的容量和电动机容量之间的配用情况常不是固定的。

例如，对于长期不变的负载，一台37kw（额定电流为70.4a）的电动机应该配用54kva的变频器（额定电流为71a）。

但对于变动负载或断续负载，由于电动机是允许短时间过载的，而变频器却几乎没有过载能力。

因此，常常需要加大变频器的容量，可能配用65kva（额定电流为86a）的变频器。

针对这种情况，在进行电子热保护时，应预置电动机的“电流取用比”:

式中％─电动机的电流取用比;

─电动机的额定电流，a;

─变频器的额定电流，a。

如上例，当配用65kva变频器时，其电流取用比为:

％＝×

100％＝82％

变频器内部将根据所预置的电流取用比来自动调整过载保护曲线。

（2）电流保护曲线

有的变频器在已经预置了电动机额定电流的前提下，要求用户自行预置在多大电流下开始保护，通常用运行电流的百分数表示:

式中im％─电动机运行电流的百分数，im％＞100％时为过载状态;

im─电动机的运行电流，a。

进行预置时，通常需要预置电流保护曲线，即允许运行的范围曲线，如图4所示。

要点如下:

图4电流保护曲线

l转折频率

电动机在额定频率以下的一定范围内运行时,其散热状况变化不大,电流的允许范围可以不变,如图4（a）中≥的情形。

这里，称为转折频率。

转折频率的预置和电动机的类型（如是否采用变频调速专用电动机、电动机的外壳是开启式还是封闭式等）、运行条件（如是否有强迫通风等）以及周围环境（如环境温度的变化、通风状况）等因素有关。

一般情况下，转折频率可按基本频率的70%来预置。

当基本频率为50hz时，转折频率可预置为35hz。

此外，过载保护除了保护电动机的发热外，还应保护负载的不正常运行。

例如，对于恒转矩负载，电动机允许长时间运行的电流不能减小，否则将带不动负载。

故电动机运行电流的范围如图4（a）的曲线所示;

而对于二次方律负载，低频时负载转矩很轻，即使负载运行已经不正常，电动机的运行电流也往往达不到额定电流值。

为了及时捕捉低频时负载运行的不正常状况，应该适当减小其运行电流的允许值，如图4（b）所示。

l零频率允许电流

电流保护曲线的起点即为零频率允许电流，如图4中iz％。

1.2.2过载保护动作方式的选择功能

动作方式的选择包含的面颇广，主要的有:

（1）有效选择

即选择变频器的热保护功能是否有效。

选择的基本原则是:

l如一台变频器只控制一台电动机,应预置为“有效”;

l如一台变频器控制多台电动机时，则由于变频器的容量比单台电动机的容量大得多，无法对每台电动机进行过载保护，故应预置为“无效”。

（2）电动机工况的预置

主要有:

l负载的性质:

如恒转矩负载、二次方律负载等;

l负载的工况:

如连续恒定负载、连续变动负载、断续负载、短时负载等。

变频器将根据上述数据进行计算和判断。

（3）保护方式的预置

l只报警，不动作;

l过载后自动减小电流（频率有所下降）;

l过载后跳闸，电动机按预置的减速时间停机;

l过载后跳闸，并立即封锁逆变管，使电动机处于自由制动状态。

2变频器的电流保护

变频器的电流保护主要指过电流保护，某些变频器还有欠电流（欠载）保护。

2.1过电流保护功能

2.1.1过电流的原因

（1）故障引起的过电流

l外部故障

主要是输出侧短路，如图5（a）所示;

图5故障过电流示例

l内部故障

最严重的是逆变桥上下两个逆变管直通，如图5（b）所示。

这种现象之所以发生，或因为环境温度过高，或因为逆变管老化，或因为操作不当引起控制电路的混乱，使上下两个逆变管在交替导通过程中的“死区”变窄而导致直通（即一个已经导通，另一个尚未完全截止）。

（2）功能预置不当引起的过电流

l负载较轻而u/f比预置的较大,导致电动机磁路的饱和，励磁电路严重畸变,产生冲击电流,如图6（a）所示;

图6预置不当引起的过电流

l负载的惯性较大，而加速时间预置较短，引起在加速过程中产生过电流，如图6（b）所示。

（3）变频器测量误差引起的误动作

例如，实际测量结果只有45a，而变频器的测量结果却是88.6a，如图7所示。

显然，变频器内部的检测误差过大，而变频器又只能根据其内部的测量结果来进行保护，形成误动作。

图7测量误差

2.1.2变频器过电流的特点

因为电动机过载也一定过电流，但上述的变频器过电流的危害要大得多，所以，变频器必须能够根据其特点来进行判断。

过电流的特点如下:

l电流上升的幅度较大;

l电流上升的变化率较大。

2.2欠电流（欠载）保护功能

2.2.1欠电流（欠载）保护的必要性

如果在运行过程中负载突然减轻为空载，则:

l意味着机械部分发生故障,如皮带断裂或水泵干涸等;

l在矢量控制模式下，可能导致变频器的运算发生错误而误动作。

因此，有必要报警或跳闸。

2.2.2欠载保护曲线

欠载保护曲线如图8所示，其基本特点如下:

图8欠载保护曲线

（1）额定频率以上

由于在额定转速以上运行时，发生上述现象时的危害性较大，故转矩的下限不变;

（2）额定频率以下

转速越低，发生上述现象时的危害性越小，故转矩的下限随频率的下降而减小;

（3）零频率负载

即频率为0hz时的转矩下限，用表示。

3变频器的电压保护

3.1过电压保护功能

变频器的过电压通常指直流回路的电压过高。

当直流电压过高时，主电路内的逆变器件、整流器件以及滤波电容等都可能受到损害，故一般情况下，都应该进行跳闸保护。

过电压的主要原因如下:

3.1.1电源过电压及其危害

相对于元器件的耐压而言，电源过电压时，直流电压并不很高。

我国的电源线电压为380v，允许误差为＋10％，则经三相全波整流后的峰值为591v。

个别单位夜间的电源线电压可达450v，其峰值电压也只有636v，并不算很高，如图9（a）所示，故电源过电压一般不会使变频器内的元器件受到伤害。

图9过电压原因示例

电源过电压主要危害在于:

（1）电动机的磁路饱和

对电动机来说，电压过高必然使磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从而温升过高。

（2）损害电动机的槽绝缘

直流电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度增大，使电动机槽绝缘的寿命受到影响。

所以，如果直流电压超过正常允许范围的时间较长时，变频器将进行保护。

3.1.2降速过电压

即降速过快引起的过电压，这种情况下过电压的电压变化率du/dt不大，但幅值往往较高，常超过700ｖ，应该进行保护，如图9（b）所示。

3.1.3冲击过电压

指电压变化率du/dt和幅值都很大的冲击过电压，其原因主要有:

l雷电引起的过电压;

l变电所的补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，如图9（c）所示。

当发生冲击过电压时，变频器将进行保护。

3.2欠电压保护功能

3.2.1欠电压的原因

（1）电源欠电压

如电源电压过低、电源缺相等。

（2）变频器故障形成的欠电压

如变频器的整流桥损坏、变频器整流后的限流电阻损坏，滤波电容器不能充电、限流电阻因并联的晶闸管或继电器发生故障而未切除电路等。

3.2.2欠电压保护功能

（1）自动电压调整（avr）功能

当电源电压在允许范围内波动时，为了使电动机能够平稳地运行，变频器设置了自动电压调整（avr）功能，使变频器的输出电压稳定在所要求的范围内。

（2）缺相保护功能

电源缺相后，变成了单相电源，经全波整流并滤波后的直流电压将只有三相全波整流时的66％，足以使欠压保护功能动作，故有的变频器并无缺相保护功能。

但为了便于用户了解跳闸原因，不少变频器设置了电源缺相保护功能。

有的变频器还设置了变频器输出端的缺相保护功能。

4变频器的跳闸及其防止

变频器在发生故障后，为了防止事态的进一步扩大，保护好电动机和变频器自身，必须跳闸。

但变频器跳闸意味着整个拖动系统停止工作，将导致工业生产中发生重大经济损失。

因此，变频器在