变频技术在工业电机上的应用

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1、变频技术在工业电机上的应用本文针对大型电动机变频器的选用在设计中需要考虑的问题进行了阐述，讨论了电动机的问题、电缆的问题及厂房接地等方面全面的进行了分析思考，并给出了比较稳妥的设计方案，在可靠性要求较高的场合有着重要的参考意义。0引言自20世纪70年代以来，随着电力电子技术、交流电动机调速控制理论等一系列关键技术的发展，交流电动机变频调速技术逐步成熟。在电气传动领域，变频调速系统因效率高、性能好已成为主流。在国家倡导的节能减排、绿色环保等战略背景的推动下，变频器产业具有非常巨大的市场潜力。变频调速技术的应

2、用已经扩展到了工业生产的各个领域。厂矿、石油、轻纺、化工等风机、泵类负载，钢铁工业技术中的高炉鼓风机、冶炼除尘风机、传送带和水泵，牵引(包括船舶推进)、油气输送都大量应用了变频技术。随着生产技术和制造工艺的发展，采用电力电子变换器的调速传动系统在电气传动领域应用的也从1995年两千千瓦扩大到今天的十几万千瓦，由于大型电动机在生产中的重要性较高，停机会造成较大的经济损失所以此类电机选用中压变频器的考虑与低压变频器有所不同，本文就大型工业电机变频器的选型和设计结合自己工作中的实际例子谈下应该注意的问题。1大型

3、工业电机调速变频器的应用方案在变频器应用的范围越来越广泛的同时，功率也由于设备要求越来越大，由此广大的电气设备设计及使用人员就产生了一个问题，由于功率比较大的设备往往是在本电气系统中拥有重要地位的设备，这就对其可靠性有相当高得要求。选用变频器固然可以更加方便快捷的完成无级调速，从而更加符合各种工艺对于电机速度的要求。但是增加的变频器又是一个包含众多电力电子器件的十分复杂的电气系统，其可靠性对于系统的安全评估十分重要，因此会引起运行维护人员对与系统安全的担心。变频器设备制造商在这个问题上采用大量的先进技术来

4、改进和保障设备的安全运行。通常来讲，评价变频器性能的主要指标有可靠性(变频器行业内的叫法)、X侧谐波污染、输入功率因数、输出谐波、系统效率等。作为设计人员为了保证设备的万无一失可以在电气主接线中采用旁路来提高系统的可靠性。本文以某大型核电厂的循环水泵的设计方案为例来简要阐述下旁路变频设计方案。在江苏某大型电厂二回路的循环水泵，由于工艺的需要进行调速，该循泵电压6.0kV，功率5600k变频器对异步电动机供电时，定子电流中不可避免的含有高次谐波，电动机空载运行时的功率因数和效率将会更低，负载运行时的铁损也会

5、有所增加。额定负载下电动机的电流增加约8%，温升增高20%左右，这对于长时间工作在满载或接近满载状态下的电动机而言是不可忽视的问题，故应适当加大电动机容量，以防温升过高，影响电动机的使用寿命。通用的标准鼠笼异步电动机的散热能力是按额定转速下且进行自扇风冷考虑的，当恒转矩负载下电动机调速运行时，其发热不变但低速下的散热能力变差了，可采用另加恒速冷却风扇的办法或采用较高绝缘等级的电动机。2.4变频器的外部配置及应注意的问题(1)选择合适的外部熔断器，以便保护因内部短路对整流元件的损坏。变频器的型号确定后，若变

6、频器内部整流回路前没有保护硅元件的快速熔断器，变频器与电源之间应配置符合要求的熔断器和隔离开关，不能用断路器代替熔断器和隔离开关。(2)选择变频器的引入和引出电缆a.变频器的进线电缆由于是变频器与电X连接的地方，很容易收到变频器谐波的影响，为了防止电缆中高次谐波对电X侧的各种保护产生误动作，宜采用屏蔽动力电缆。b.变频器的输出电压中确实含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，由于磁通能量变化引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐

7、波都必须抑制。变频器输出电压还因V/f特性的关系，在低频时输出电压很低，因此必须重视变频器与电动机之间的导线压降，变频器与电动机之间的导线不宜过长，导线的线径除满足载流量外，还要求导线压降不大于实际工作电压的2%左右。c.控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。d.电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90°角交叉

8、。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。(3)大功率电机的变频器的接地问题对于小型小功率的电气控制系统，如果系统地线与保护地线不分，系统还是可以正常工作的。但是，对于如轧钢机、集装箱提升设备等用高压大功率变流装置，系统抗干扰能力和安全保护可靠性的要求尤为突出，必须实施系统地线与保护地线的分离。系统保护地母线一般采用与厂房钢结构连接而实现良好接地，而对于整个控制系统的系统地及屏蔽地通过地线汇流排连