变频器工作基础学习知识原理及其日常维护.doc

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1、.*前言 标准机械加工所使用的外圆磨床，砂轮电动机均按传统启动电路运行。电动机启动后按照额定转速运转，由于电网电压有一定的波动，砂轮和工件的磨擦负载不断的变化，都会影响电动机的转速误差，标准砂轮电动机起动电路一般只有一种加工速度，难以适应不同工件大小的要求不同的加工相对线速度，以致于所加工工件的加工精密度很难保证。因此从提高加工质量和加工效率，节约能源等方面考虑，将变频调速技术应用于外圆磨床中，可以收到满意的效果。 机械加工行业外圆磨床所加工的产品种类繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各异。相对的要求砂轮转速于主轴的线速度不同，单纯的调整主轴的转速来满足工件的加工线速度很难调整到理想状态。又

2、由于轴杆类在加工过程中所产生的应力弯曲，在磨削过程中会产生砂轮进给的力矩不同，这样就带来砂轮输出转速/力矩不同的变化，相应的会产生振刀纹/烧糊纹等，磨削精度很难保证，由此造成生产效率低，精品率低等。 随着电力电子技术的发展，变频调速技术的越来越普及，在机械加工行业变频器的应用收到很好的效果。变频器的无级调速，软启动，恒转矩输出极大的满足了机械加工设备对恒速度/恒转矩的要求。 外圆磨床加工的负载特性 根据不同的轴杆类直径的大小，主砂轮电动机的转速等于砂轮输出的转速。磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速段，相对于砂轮输出转速不变，所加工的工件直径小，磨削进给少；

3、加工大直径，长轴类工件时，工件旋转的电动机在低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，电动机很难在恒转矩/恒速度下运行。速度的变化就产生了如振刀纹/烧糊纹/加工精度等的变化。变频调速电动机的无级调速，恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。 变频器的选择 根据系统运行的特点，考虑满足机械加工外圆磨床的使用要求和设备投资费用等角度考虑，选用带自动转矩提升功能的通用型V/F变频器。以东元Speecon7200MA系列为例，根据砂轮电动机的功率不同选用18.5KW/15KW的变频器，以15KW为例，额定电压三相380V，输出电流32A，频率控制0.5400HZ，速度控制0.1%，过负载能力150%/60S。具有

4、自动转矩提升功能，柔性PWM控制，可实现更低噪音运行，多于10段的转速控制。 系统的启动与调速 外圆磨床的主砂轮电动机起动电路多采用星三角转换起动电路。用变频器取代原有电路，利用原有接触器的常开触点控制变频器的运行，考虑砂轮启动的惯性，变频器软启动时间设定为10S，停止刹车时间设定为15S，根据不同类型的砂轮启动力矩可在50%-80%之间调节设定。系统速度通过外接可调电位器调节频率，根据工件直径不同的适应速度调整，因受电动机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制，电动机最高频率设定为60HZ；因低速时电动机散热效果差，考虑工件旋转的变速因素和实际最大加工工件尺寸，最低频率设定为35HZ，基准

5、频设定为50HZ。由前面的负载特性分析可知，高速段为恒功率性质，低速段为恒转矩性质，且低转速时负载要求转矩大，过载能力强。对电动机基准频以上，为保证电动机不过压，采用恒压变频调速。由电动机理论可知，当电压不变，频率增大时，电动机每极下的磁通随着频率的增大而减小；当电动机电流为额定电流时，最大允许输出转矩减小，容许输出功率不变，属恒功率调速，适用于恒功率负载。基频以下，为保证电动机每极下磁通不变，采用V/F=常数的变压变频调速，当电动机的电流为额定电流时，电动机容许输出转矩不变，属于恒转矩调速，适用于恒转矩负载。但当速度较低时因电动机内阻不可忽略，若仍保持V/F为常数，则电动机转矩将减小，无法满

6、足低速时负载要求的转矩大，过载能力强的性能，因此采用变频器的转矩自动补偿功能，选择补偿后的V/F曲线加以修正。 系统设计的注意事项 磨削砂轮平衡的精度要提高：将电动机在额定转速上运行，为了减小高速时的振动，应提高电动机转子和砂轮的动平衡度，并加以校正。 低速时的散热情况：因电动机为自冷风扇方式散热冷却，低速时散热条件变差，而负载转矩较大，电动机温度会增加，因此最低转速的设定以电动机表面温差不超过容许值为依据。 变频调速时因变频器输出含有高次谐波，会在电动机中产生电磁噪音，因此输出端要安装零相杂讯滤波器，可降低辅射干扰及感应杂讯。变频器的参数设定项目重要将反转/最高频率/失速等功能锁定！ 小方

7、1. 可软启动：减小启动时对设备的机械冲击，减少设备的磨损。 2. 可提高COS：变频器是把交流电整流为直流电，通过滤波后，再逆变为交流电，相对电网的阻抗特性为阻性。 3. 电源隔离：把电网与电机的电力进行隔离。 4. 可改变转速（无级调速）：转速可从0-额定转速，可取代减速箱，滑差电机。 5. 可节约电费 （20-50 %）：减少成本开支。 6. 带有通讯接口，可与计算机连接，适合自动化控制（PC卡、PLC）。 7. 可设计为闭环控制（PID、PG控制）：使操作更简单。 8. 可远程操作：可配远程操作盒。 9. 可改变电压：可把单相交流电变为三相交流电供三相小功率电机使用，适合三相电压取用不

8、方便的场合。 10. 带有各种（过流、过压、欠压、接地、短路等）保护功能：使设备运行更可靠。 11. 自动转矩补偿：适用于带负荷启动的负载进行启动。 12. 可多段速运行： 13. 带有马达失速防止功能： 14. 带有直流制动与软体刹车功能：适用于大惯量负载。 15. 带有点动功能：便于调试设备。 16. 可任意设定加减速时间：使设备启停更平稳。 17. 可加装输出转速指示表：在调整转速时更直观更方便。 1.前言变压器是电力系统的重要设备，其状态好坏，直接影响电网的安全运行。因此，对电力变压器进行在线监测，及时掌握设备的状态，一直是电力工作者的梦想和追求。变压器的状态监测，就是通过对有关参数、

9、信号的采集和分析，检出内部的初期故障及其发展趋势，生产主管部门立即组织人员进行综合分析，诊断设备的状态，减少损失, 避免恶性事故的发生, 将传统的定期维护转为状态维护，从而提高电网的安全经济运行，改善对用户的服务质量。由于变压器在设计、制造、安装和运行维护等方面原因使绝缘存在缺陷，抗短路能力降低, 因此近年来主变的事故较多，其中威胁安全最严重的为绕组局部放电性故障。根据国家电力公司对2001年全国110kV及以上主变事故的调查，得知绕组的事故占总事故台数的74.6%1（福建省网为80%）。因此，提高变压器安全运行的最主要任务是早期检出绕组内部的局部放电性缺陷。油中气体含量分析，是检测变压器内部

10、故障的好方法。在原电力部颁发的DL/T596-1996电力设备预防性试验规程中，已将其列为变压器首位的试验项目。据初步统计，我国通过油中气体含量分析，每年都能检出近300台左右的故障或异常的设备，为电网的安全经济运行发挥了重要的作用。但是常规的油中气体分析为离线监测，根据监督规程，取样周期一般在3个月至1年，这样的间断检测，对过热和悬浮电位放电性故障的检测是可以胜任的，而对于严重威胁设备安全的绕组内部的匝层间和围屏的局部放电性故障，则难以被及时检出。为此，国内外学者多年来一直致力于油中气体和局部放电等在线监测的研究。我国80年代成立了高压电气设备绝缘在线监测协作网，2002年5月在福州市召开了

11、年会，国家电科院高压所和全国高压专委会于2002年12月中在北海市召开了研讨会，组织编写在线监测管理导则，这将有力地推动了我国绝缘在线监测的开展，为设备的状态监测提供法规依据。 目前变压器在线监测项目可分为油中气体、水分和绝缘两大类。绝缘监测项目主要有介损、泄漏电流和局部放电，其中介损和泄漏电流只能反映总体绝缘状态，难以检出局部缺陷；而局部放电在线监测的抗干扰技术尚未得到解决2，因此，目前变压器在线监测在很大程度上是油中气体和水分在线监测。本人长期从事油中气体、水分检测和内部故障的诊断，80年代还与北京、吉林、陕西、安徽和贵州等省市的电力试研所合作，研制了以氢敏器件为传感器的油中氢气在线监测装

12、置，虽然在全国应用200多套，但因当时传感器的稳定性差而告终。随着电力工业的发展，对电网的安全可靠性提出了很高的要求，希望能将目前的定期维护逐步过渡到状态维护，这就要求对变压器进行状态监测。近年来，传感器技术、微机技术和油气分离技术得到迅速的发展，为变压器在线监测的实施创造了条件。 2.变压器内部局部放电的特点变压器内部故障分为过热和放电两大类。过热性故障发展较缓慢，在短时间内不会酿成事故。而局部放电性故障，尤其是匝、层间和围屏的局部放电，就大不相同了。因为当这些部位的绝缘受损后，其沿面放电电压将降低，在受到内部或外部过电压的冲击后，绝缘性能迅速下降，引起局部放电及至发展成电弧放电而烧毁。给电

13、网和人民生活造成严重的损失！因此，变压器在线监测的目的，就应立足于将局部放电性缺陷在火花放电阶段前检测出来，进而采取有效措施，防止事故的发生。有些人认为放电性故障发展速度快，是突发性的，油中气体无法早期检出。众所周知，任何事故都有一个产生、发展的过程，也就是从量变到质变的过程。变压器内部局部放电，也有一个从电晕发展到爬电、火花放电，最后形成电弧放电的过程。其发展速度取决于故障部位和故障能量的大小。笔者分析了十几年来发生的主变事故，发现有相当数量的事故有几个小时的发展过程，如1987年1月福建三明后山1号主变（220kV，90MVA）因高压B相围屏树枝状放电引起的事故，2000年7月31日厦门嵩

14、屿电厂2号主变（220kV，370MVA）因低压角接线水平木支架绝缘缺陷引起的事故，2001年8月22日福建池潭水电厂1号主变（220kV，150MVA）因110kV中压C相绕组在整个轴向变形后再次受到雷电冲击引起的事故，以及2002年3月22日广东大亚湾核电站2号主变C相低压角接线的短路事故等，都有数小时的发展过程。如果选用对故障气体响应快的监测装置，使其在火花放电阶段被检出，则就有可能防止恶性事故的发生。 3.油中氢气在线监测局部放电性故障的必要性和可能性众所周知，变压器内部的绝缘油、纸、布、漆和木头等绝缘材料都为碳氢化合物或碳水化合物，在分子结构中碳氢键（C-H）最多，其键能最低，因此在

15、分解时最容易断裂；而氢气的生成热最小，因此在碳氢键断裂后氢气最易生成;又因为氢气的分子半径最小，在油中的溶解度也最小，使氢气最容易从油中析出后渗透过高分子膜，使其以最快的速度集聚到检测室。因此，选择氢气为监测对象应是局部放电性故障早期检出最理想的故障气体。2 有的人提出乙炔（C2H2）是放电性故障最具代表的特征气体。这确实如此，但C2H2分子中有C C键，生成时必须吸收较大的能量，在局部放电的初期不可能产生，只有在火花放电后期才会有少量C2H2，但此时距电弧放电很近，恶性事故很快就会发生，即使这时被检出，也没有时间来采取防患措施，避免事故的发生了。有的人提出，只监测氢气、水分不能进行综合判断，

16、而应该监测多组分才能作出诊断。这种想法也是很正常的，但是，我们应该认识到，在线监测的是运行设备，要停运不可能只靠油中气体含量的诊断来决定设备立即停电！就是目前试验室的色谱分析，尽管所检测的组分很多，判断的方法很多，也很成熟，但当检出油中气体含量异常后，也不可能下令立即停电！在线监测的目的主要是对变压器内部故障起哨兵的作用，即在准确检出初期故障发出报警。为此, 在线监测装置不仅要求连续在线，而且要求对故障气体的响应速度要快。若检测多组分只能通过二个方法来实现: 一为色谱法，这将带来取样、进样和色谱柱分离等过程，使监测变成间断进行；二为用多个传感器分别监测各组分，因目前传感器质量不过关，近年内无法

17、实现。通过上述分析，得知选择连续监测油中氢气才是检出早期局部放电故障的最佳方法。 4.油中水分在线监测变压器油是内部的主要绝缘材料，水是影响绝缘性能最主要的因素。当油中水分含量增加到一定值后，将引起绝缘性能的急剧下降，及至引起事故。因此，通过监测变压器油中水分含量，不仅可以防止变压器油绝缘强度降低到危险水平，而且还可对变压器整体的绝缘状况进行评估4。近年来，我国也曾发生过几起因变压器受潮进水引起的事故，造成严重的损失。因此，实时检测变压器油中水分也非常重要,尤其对于强油水冷和湿度较大地区的重要变压器显得更为迫切。其装置不仅要求反应速度快，而且要稳定准确。这就要求湿度传感器安装在强油循环部位或自

18、备循环油泵回路上。 5.油中气体在线监测装置应具备的功能由于油中气体在线监测的目的是为了早期检出局部放电性故障，因此，该装置应具备的最重要功能可归纳为准、快、简三个方面。所谓准，就是所选择的监测对象应该是局部放电初期主要的特征气体，前面已述油中氢气是各种故障时最先产生的特征气体，更是局部放电性故障的主要特征气。然而值得说明的是, 目前的离线色谱检测，在取样、贮运、脱气、进样等操作环节中，氢气极易损失，使分析结果往往出现较大的分散性，因而曾引起一些人怀疑氢气监测的有效性的2。所谓快，就是对故障气体的反应速度要尽量快！因为局部放电性故障的发展速度快，因此要求监测装置在故障气体产生20分钟后，就应发

19、出报警，运行人员立即向有关部门汇报，进行综合分析后,采取有效果断的措施，以便防止恶性事故的发生。这不仅要求采样、检测单元安装在强油循环回路上或本身备有循环油泵，而且油气分离的透膜要大，以便气体快速进入检测室。所谓简，就是要求装置系统简单、安装方便、运行维护少乃至免维护。因此，在线监测装置只有具备了准、快，才能对内部故障起到哨兵的作用;只有做到简，给用户带来了方便、经济，才能得到推广。 6.结束语通过本文论述，得出如下看法：油中气体在线监测的最主要目的是对变压器内部局部放电性故障起哨兵的作用，而非综合分析；生产主管部门在得知在线监测装置的准确报警后，应立即采取果断有效措施，以便减少损失，避免恶性

20、事故的发生。氢气是变压器内部局部放电性故障最早产生的主要特征气体，选用性能稳定，对故障气体响应快的油中氢气在线监测装置，可望对变压器内部局部放电发展较慢的缺陷，在火花放电阶段检测出来, 从而减少损失, 避免恶性事故的发生。我们在选择油中气体在线监测装置时，必须走出用色谱法检测多组分的误区, 而要从准 、 快 、简入手，对其功能作综合评价, 安装上对安全经济具有实效的装置。 1、什么是变频器？ 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。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改

21、变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机

22、。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类等节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为67倍，因此，将产生

23、机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.21.5倍，起动转矩为70%120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？ 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使

24、输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写着变速范围606Hz，即10:1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.53Hz. 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时

25、，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有反馈功能的变频器，精度有提高。但速度

26、精度的植取决于本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？ 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。 15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？ 加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间

27、和减速时间可以共同给定。 16、什么是再生制动？ 电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。 17、是否能得到更大的制动力？ 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%100%。 一、前言： 我厂为化工大型一类企业，现场机泵种类繁多，工艺流程不尽相同。很多地方需要调整电力拖动设备的转速，来满足工艺设备的要求。变频调速技术正是应电动机的无级调速而诞生的，它所具有的优良调速性能，安全可靠的工作特性，被越来越多的人

28、们认识。我厂从90年代初开始使用，到现在也逐步得到了推广。由于变频器的科技含量高，是强电和弱电结合的产品，也给我们的维护与维修带来了新的课题。现将我们近年来在变频器的维护与维修实践中所取得的一点经验和体会作如下总结。 二、变频器在安装和使用中应注意的事项 1、物理环境1)工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为-1050，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装，并在变频器的周围留有适当的空隙，以利散热

29、。 2)环境温度和湿度。周围湿度不大于90%，不凝露。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和通风设备。 3)腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。 4)振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时应提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源，设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。 2、电气环境 1)防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和

30、变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 2)防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。3、接地 变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子

31、E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。 4、防雷 在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏 。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器(选件)，或有按规范要求在离变频器20m的远处

32、预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。 三、变频器的日常维护与检查 1）电机运转是否象设定的那样运行。 2）安装环境是否有明显的变化和异常。 3）冷却系统是否运行良好，并定期对变频器进行吹灰除尘。 4）由于温度的变化，震动等等的影响，螺栓，螺丝等紧固件发生松动，应经常检查，并将其拧紧。 5）导体，绝缘体是否发生腐蚀、损坏。 6）测定绝缘电阻。 在进行外部回路的兆欧表测试时，应将变频器的全部端子拆下，使测试电压不会加在变频器上，在控制回路中不要用兆欧表测试。（一般使用DC500V兆欧表） 7）在运

33、行中用万用表检查变频器的输入电压是否正常。 四、 变频器一些参数设置应注意的问题 变频器的参数在出厂时以调整好，但根据现场机械设备不同的情况对有些参数应做相应的修改。 1）加减速时间 设定加减速时间的主要考虑因素是拖动系统的惯性。惯性越大，设定的加减速时间就应越长。但不是越长越好，应在加减速时，电流不超过允许值的前提下，时间越短越好。 2）转矩补偿 一般应根据负载情况进行设定。设定的原则是，以最低工作频率时能带动负载为前提，尽量减小补偿程度。 3）始动频率 始动频率不宜很高，否则将会使启动电流增大。如果电动机在启动时比较困难，应适当增高启动频率， 设定启动频率的原则是，在启动电流不超过允许值的

34、前提下，以拖动系统能够顺利启动为宜。 4）最高频率 根据工作需要设定，当频率超过50HZ 时，应考虑机械的承受能力。 5）载波频率 载波频率越高，电流波形的平滑性越好。电动机铁心振动发出的噪声就越小。但另一方面，对其它控制设备干扰就越强。所以，在其他控制设备因受到干扰不能正常工作的时候，必须适当的减小载波频率。另外，变频器与电动机之间的连接电缆越长，线间的分布电容就越大，载波频率越高，此时的漏电流就越大。当电缆的长度超过50 米时，载波频率应设为最低。 6）回避频率 生产机械在运转时总是会有震动的，其震动频率和转速有关。无级调速时，有可能出现在某一转速或几个转速下，机械的震动频率和它的固有震荡

35、频率相一致而发生震荡的情形。这时，震动变的十分强烈，使机械不能正常工作，甚至损坏。为了避免机械谐振的发生，必须把此时与转速对应的工作频率回避掉。 7）变频器内部电子热继电器保护 电子热继电器的保护整定值一般为电动机额定电流的（0、95-1、05）倍。 五、变频器常见故障原因分析过电流跳闸的原因分析 （1）重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的表现。 主要原因有： 1）负载侧短路或接地。 2）工作机械卡住。 3）逆变功率模块损坏。 4）电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来 5）短接充电限流电阻的接触器接点粘死。 （2）重新起动时并不立即跳闸，而是在运行过程中跳闸 可能的原因有： 1）升

36、速时间设定太短。 2）降速时间设定太短。 3）转矩补偿设定较大，引起低速时空载电流过大。 4）电子热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起误动作。 5）变频器至电机间的连接电缆过长，载波频率设置太高。电压跳闸的原因分析 （1）过电压跳闸，主要原因有： 1）电源电压过高 2）降速时间设定太短 3）降速过程中，再生制动的放电单元工作不理想 a.来不及放电，应增加外接制动电阻和制动单元 b.放电支路发生故障,实际并不放电 (2) 欠电压跳闸,可能的原因有: 1) 电源电压过低 2) 电源断相 3) 整流桥故障 4）充电电阻开路 电动机不转的原因分析 (1)功能预置不当 1)上限频率与最高频率或基本

37、频率和最高频率设定矛盾。最高频率的预置值必须大于上限频率和基本频率的预置值。 2)使用外接给定时,未对键盘给定/外接给定的选择进行预置 3)其他的不合理预置 (2)在使用外接给定时,无起动信号或外接给定电位器断路。 (3)变频器内部电路故障 六、总结 变频器虽然是高科技的产物，但只要我们平时注意维护和检查，就会收到事半功倍的效果。况且，变频器故障大多数都是在主回路、外部控制电路以及参数的设置上，维修起来并不十分复杂。 随着工业自动化水平的不断提高和电力电子技术的发展，水工程中采用高压变频调速技术越来越多，广西分公司拟在取水泵房中选用12脉冲的电压源型高压变频调速器来控制功率355KW的水泵电机

38、，对水泵电机变频调速技术进行升级，为了达到电气节能和工艺优化的目的，高压变频器在工程设计中应注意： 一、电机的特性试验和技术规范的再修订 当一台普通电动机由变频提供电源时，其变频器输出端的电压和电流谐波分量会使电机的损耗增加、效率降低、温度升高。高次谐波引起损耗的增加主要表现在定子和转子的铜耗、铁损及附加损耗的增加。其中，转子铜耗最为显著，因为异步电机总是在转差接近1的状态下旋转，所以转子铜耗非常大。在普通异步电机中，为改善电机启动性能，转子的集肤效应使实际阻抗增加，从而使铜耗增大。 另一方面，由于电机线圈之间存在分布电容，当高次谐波电压输入时，各线圈之间的电压是不均匀的，这种长期反复作用使定

39、子线圈某一部分的绝缘造成损伤，从而产生线圈老化，这在普通异步电动机的绝缘结构方面是难以接受的。 另外电机的电磁回路不可能做到绝对对称，所以变频器输出电源中所含有的各次谐波分量将与电磁回路中固有的空间谐波分量相互作用形成各种电磁脉动。同时，电机因处在频率不断调节的工作状态下，很容易与电机机械部分产生机械共振，造成电机机械部位的损坏。 因此，在变频调速改造工程中，为了避免变频调速系统在运行时出现上述问题，技术设计时必须考虑和电动机制造厂家进行技术合作，对电动机的相关特性进行调速实验，重新修订原电动机的技术规范。 二、电力电缆选型要点和敷设要求 由于变频器输出端与电机之间的联系采用电缆附设方式，且线

40、路各相均存在对地电容，所以运行时线路上的电容电流是不相等的。如果电缆附设距离较长，且线路中又存在高次谐波电流，那么一旦发生单相接地时，故障电容电流所点燃的电弧熄灭时间过长，会使这端电缆发热，造成非故障绝缘。 所以，在变频调速改造工程中，针对输出电源电缆，考虑电缆结构上的三相对称和屏蔽，将电缆截面适当增加，敷设长度不超过限定值（100m），如果原输出电源电缆为非屏蔽或截面的栽流量裕度小于2，应更换符合要求的电力电缆。 现场敷设施工时要将电源电缆与控制电缆和信号电缆分开敷设，避免由电源电缆中高次谐波产生的磁场干扰其他信号。 三、变频器工作环境的基本要求 由于高压变频器的逆变部分采用高压IGBT等功

41、率器件，其开、关频率大于100HZ，易形成高次谐波电流，使得变频装置在工作时将产生一定的热量。一般在变频器柜的顶部均配有排风扇，它将柜内的热量排放到室内，这使得室内的环境温度不断升高，最终还会影响柜内各器件的可靠运行。所以，在水厂工程设计中一般变频调速装置单独设置在变频调速室内，室内必须安装备用空调设施，控制室内环境温度在变频器所要求的范围内，同时设有通风门窗，必要时采用专门风道进行强制通风和冷却。 四、高压供电系统出口断路器控制的技术完善 变频调速装置所用变压器的高压侧要与高压系统中的开关柜直接相连，但开关柜的保护范围只是供电线路与变压器低压侧的短路，而变频器的故障应靠变频器自身的检测保护系

42、统完成。 当变频器发生故障发出跳闸信号时，断路器应可靠动作跳闸。然而，普通断路器高压开关柜内部出现跳闸回路断线或直流控制电源消失的情况，变频器恰好出现故障（要求断路器跳闸）时，跳闸线圈已失电，断路器拒绝动作，因而造成变频器内部的功率器件损坏。所以在设计中选择了带有欠压脱扣线圈的断路器，一旦出现跳闸回路断线或控制电源消失的情况，断路器首先自动跳闸，以保护变频器的设备安全。一、传感器的定义 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作

43、用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。 最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器系统的原则框图

44、示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。 德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。 传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种

45、能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a)。 有源(a)和无源(b)传感器的信号流程 无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能 传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。 各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直

46、接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。 常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器视觉 声敏传感器听觉 气敏传感器嗅觉 化学传感器味觉 压敏、温敏、流体传感器触觉 与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。 对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 高灵敏度抗干扰的稳定性(对噪声不敏感) 线性容易调节(

47、校准简易) 高精度高可靠性 无迟滞性工作寿命长(耐用性) 可重复性抗老化 高响应速率抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 选择性安全性(传感器应是无污染的) 互换性低成本 宽测量范围小尺寸、重量轻和高强度 宽工作温度范围 二、传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电

48、信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。 按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 位置传感器 液面传感器 能耗传感器 速度传感器 热敏传感器 加速度传感器 射线辐射传感器 振动传感器 湿敏传感器 磁敏传感器 气敏传感器 真空度传感器 生物传感器等。 以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 膺数字传感器将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 开关传感器当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 在外界因素的作用下，所有材