DH06新21第六讲 变频器节能和故障.docx

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DH06新21第六讲变频器节能和故障

风水这边独好！

第6章变频器的节能和故障分析

6．1　节能的几个方面

6．1．1　调速可以节能

1．恒转矩负载

图6－1　恒转矩负载的变速运行

a）全速运行　b）低速运行　c）功率特性

2．二次方律负载

图6－2　二次方律负载的变速运行

a）全速运行　b）变速运行　c）功率特性

6．1．2　消除浪费

1．空气压缩机泄载

图6－3　空气压缩机的泄载

a）泄载的浪费　b）变频节能

图6－4　锅炉给水泵的回流调节

a）回流的浪费　b）变频节能

2．锅炉给水泵回流　

变频节能最高！

6．2　变频调速的节能

图6－5　各种调速电动机

a）直流电动机　b）异步电动机　c）电磁调速电动机

6．2．1　与其他调速电机相比

6．2．2　变频调速的节能措施

1．降低电压可以节能

图6－6　解决大马拉小车的基本途径

　2．变频器的降压措施

图6－7　变频器的降压措施

a）工频运行时　b）低频运行时　

图6－8　多台变频器共母线

3．多台变频器共母线

4．回馈单元

6．2　供水系统的节能分析　

6．2．1　水泵管路的基本模型

图6－10　水泵装置的基本模型

1．水泵管路的基本模型和节能的考察部位

2．变频水泵管路的能量传递

（1）变频器的输入功率

PSX＝

ULIVIλ

（2）变频器的输出功率

PSX’＝

UXIVOcosφ1

PSX’≈PSX

（3）电动机的轴功率

PMX＝

＝PLX

（4）管路的流体功率

PGX＝0.163HXQX

6．2．2　流体功率的节能分析

1．管路的基本特性与工作点

图6－11供水系统的扬程特性

a）全速时的扬程特性b）不同转速时的扬程特性

（1）扬程特性

（2）管阻特性

图6－12　供水系统的管阻特性

a）阀门全开时的管阻特性　b）不同开度时的管阻特性

（3）供水系统的工作点与基本功耗

图6－13供水系统的工作点

a）供水系统的静扬程　b）工作点与基本功耗

消耗功率：

P＝0.163H·Q

基本功耗：

　PA＝0.163HA·Q

图6－14　不同控制方式的节能效果

a）关小阀门调节流量　b）降低转速调节流量　c）两种方法的比较

2．流体功率的节能分析

3．节约功率并非单调函数

图6－15　节能效果与流量的关系

a）流量大　b）流量减小　c）流量更小

6．2．3　轴功率的节能分析

1．水泵的机械特性

图6－16　离心式水泵的机械特性

a）全速运行　b）低速运行

TL＝T0＋KT·nL2

图6－17　轴功率与流量的关系

a）流体功率节能特点　b）水泵的效率　c）轴功率与流量的关系

2．轴功率节能效果与流体功率的差别

6．2．4　电功率的节能分析

1．电动机的输入功率

PM＝

U1I1cosφ1

当fX＜fN时

（1）UX的大小取决于U／f比（由预置转矩提升决定）

（2）电流I1X的变化规律见电流－电压曲线［I1X＝f（UX）］　

图6－18　转矩提升与节能

a）U∕f线　b）低频时的工况

2．节能效果与U／f比

3．小结

图6－19　供水系统节能小结

6．3　全面评价经济效益

6．3．1　故障减少的效益

6．3．2　设备寿命延长的效益

6．3．3　产品质量提高的效益

图6－20　浆纱机示意图

（1）浆纱机　变频调速可使各单元张力一致。

图6－21　无心磨床

a）观察火花　b）调节频率

（2）无心磨床　一面观察火花，一面调节频率，可提高光洁度。

6．3．4　意外惊喜带来的效益

休　息　15　分　钟

灵不灵

当场试验！

6．4新购变频器的试验

6．4．1　通电试验

1．通电前的准备

图6－22　变频器绝缘电阻的测量

2．通电后的观察

图6－23　变频器的通电试验

a）观察面板和风机　b）测量输出电压

3．熟悉变频器的面板

图6－24　变频器的面板

a）康沃G3系列　b）富士G11S系列　c）安川G7系列

模式转换

康沃之MODE键、富士之PRG健、安川之MENU键。

读出与写入

康沃之ENTER键、富士之FUNC∕DATA健、安川之DATA∕ENTER键。

运行

康沃之FWD、REV∕JOG键、富士之FWD、REV健、安川之RUN、FWD∕REV键。

6．4．2　电动机的空载试验　

图6－25　电动机空载试验

a）检查旋转方向　b）检查输出侧的平衡情况

6．4．3　电动机的负载试验

1．负载试验内容

图6－26　电动机负载试验

a）起动试验　b）低速运行试验　c）高速运行试验

2．谐振试验

（1）试验方法

图6－27　拖动系统谐振试验

a）缓慢加速　b）缓慢减速

（2）谐振的消除

图6－28　回避频率

a）一处回避　b）三处回避

6．4．4　加、减速试验　

1．加、减速时间校验

图6－29　加、减速时间试验

a）起动试验　b）停机试验

2．电动机实际加速时间太长的对策

（1）调整上限电流

图6－30　上限电流与加速时间

a）加速过电流　b）上限电流预置太小　c）调整上限电流

（2）加大传动比

某输煤机，电动机数据：

55kW、1480r/min、102.5A。

实际工作电流：

95～106A。

负载转速：

60～300r/min；传动比：

λ＝4

存在问题：

（1）起动困难；

（2）电动机发热。

图6－31　增大传动比助起动

a）传动比较小　b）传动比增大

（3）加大变频器容量

图6－32　加大变频器容量快速起动

a）变频器容量较小时　b）变频器容量较大时

3．电动机实际加速时间太长的对策

（1）调整上限电压

图6－33　上限电流与加速时间

a）上限电压预置太小　b）调整上限电压

（2）调整制动电阻

图6－34　制动电阻与制动电流

a）制动电流的路径　b）制动电流的大小

6．4．5　电力拖动的基础试验

1．机械特性试验

图6－35　机械特性试验

a）试验方法　b）机械特性

2．电流－转矩曲线

2．电流－转矩曲线

图6－36　电流－转矩曲线

a）试验方法　b）转矩提升设定　c）转矩－电流曲线

3．电流－电压曲线

图6－37　电流－电压曲线

a）试验方法　b）转矩提升设定　c）电流－电压曲线

休　息　15　分　钟

6．5变频器电路的故障与检测

修理全靠电路熟！

6．5．1整流与滤波电路

1．整流桥的粗测

（1）粗测与判断

图6－38整流桥的粗测

a）整流桥电路b）万用表测量　c）二极管击穿　d）二极管烧断

（2）损坏原因

图6－39　整流管损坏原因

a）进线有冲击电压　b）后续电路故障　c）进线电压不平衡

2．滤波电路的粗测

图6－40　滤波电路的粗测

a）滤波电路损坏特点　b）电容器损坏特点　c）均压电阻损坏特点

3．滤波电容的损坏原因

图6－41　滤波电容损坏原因

a）有交流电压窜入b）电压分配不均c）漏电流较大

3．限流电阻损坏原因

6－42　限流电阻损坏原因

a）频繁充放电　b）短路器件接触不良

6．5．2逆变电路

1．IGBT管的简单测试

图6－43IGBT管的简单测试

a）控制极反偏b）控制极正偏　c）控制极的测量

图6－44　IGBT管的损坏原因

a）环境温度太高　b）负荷电流太大　c）驱动电压不足

2．IGBT管的损坏原因

3．驱动不足的后果

某IGBT管

击穿电压：

UCEX＝1200V；漏电流：

ICEX＝1.0mA；

集电极最大电流：

ICM＝100A；　　饱和压降：

UCES＝2.6V；

额定功耗：

PC＝600W。

图6－45　驱动不足的后果

a）输出电压和电流不平衡　b）IGBT管饱和导通

c）IGBT管的截止状态　d）IGBT管的放大状态

4．反向二极管的粗测

图6－46逆变桥的粗测

a）逆变桥电路b）万用表测量

5．驱动模块的粗测

图6－47驱动模块的粗测

6．驱动模块电路

图6－48　IGBT的驱动电路

a）驱动模块电路　b）G、E间的电压

图6－49　驱动电路的电源

7．驱动电路的电源

8．IGBT管的缓冲电路

（1）完整的缓冲电路

图6－50　完整的缓冲电路

a）并联电容　b）串入电阻　c）并联二极管

（2）简化的缓冲电路

图6－51　简化的缓冲电路

a）中小容量　b）中等容量　c）较大容量

6．6　修理后的通电

通电最怕“鞭炮”响！

6．6．1　通电的步骤

图6－52　变频器通电步骤

a）检查整流滤波　b）接入逆变管　c）接入驱动电路

6．6．2　通电防短路

图6－53　通电防短路

6．6．3　电容器放电

图6－54　电容器放电

a）放电电路　b）从接线端放电

优胜劣汰上变频！

6．7　其他调速电动机的变频改造

6．7．1　直流电动机改变频调速

图6－55　直流电动机的变频改造

a）原拖动系统　b）变频拖动系统

6．7．2　三相整流子电动机改变频调速

图6－56　三相整流子电动机改变频调速

　a）原拖动系统　b）变频拖动系统

6．7．3　电磁调速电动机改变频调速　

图6－57　电磁调速电动机改变频调速

　a）原拖动系统　b）变频拖动系统

家电变频也时髦！

6．9家电的变频调速

6．9．1　改用了三相电动机

图6－58　单相电动机的磁通与转矩

1．单相电动机的磁通与转矩

图6－59单进三出变频器

2．单进三出变频器

3．单相整流电路

（1）存在问题

图6－60单进三出时存在的问题

（2）解决方法

图6－61单进三出的升压电路

6．9．2　其他好处

1．压缩机的起动与停止平稳了

图6－62压缩机的起动与停止

a）工频起动与停止b）变频起动与停止

2．空调温度稳定了

3．冰箱能够速冻了

附录1：

产品名称

主　要　用　途　与　特　点

EDB强力制动器

1．大惯性负载突然停电时迅速停住

2．变频器跳闸后迅速停住

3．按下停止按钮时迅速停住

ＹＡＢ制动单元

开关器件由交流接触器的三个触点串联而成，便于用户自行配置和维护

制动电阻

由电热元件构成，可靠性好，便于用户自行维护

ＹＡＦ滤波器

用于防止变频器的谐波电流对其他设备的干扰，分输入滤波器和输出滤波器两种。

电源缺相保护器

用于电源缺相保护，保护方法可靠。

PWM电压表

用于测量变频器的输出电压

通用显示控制器

由发光二极管阵列显示各种物理量

温差控制器

用于把中央空调冷却水和冷冻水的进水温度和出水温度之差转换成4～20mA的电流信号。