變頻器實際應用中的應用誤區

某水泥廠離心風機拖動電動機型號為Y280S－4，額定功率為75kW，額定電壓380V，額定電流140A。在進行變頻調速改造前，閥門全開，通過測試發現，電動機電流70A，只有50%負荷，功率因數為0.49，有功功率為22.6kW，視在功率為4607kVA。在采用變頻調速改造后，閥門全開，額定轉速運行時，三相電網平均電流為37A，從而認為節電（70－37）÷70×100%=44.28%。這樣計算，看似合理，實質上仍是以視在功率計算節能效果。該廠在進一步測試后發現，此時功率因數為0.94，有功功率為22.9kW，視在功率為24.4kVA。可見，有功功率增加，不但沒有節電，反而費電。有功功率增加的原因是考慮了變頻器的損耗，而沒有考慮線損和變壓器銅耗的節約。產生這種錯誤的關鍵在于沒有考慮功率因數提高對電流下降的影響，默認功率因數不變，從而片面夸大了變頻器的節能效果。因此，在計算節能效果時，必須用有功功率，不能用視在功率。

誤區4：變頻器輸出側不能加裝接觸器

幾乎所有變頻調速器使用說明書都指出，變頻調速器輸出側不能加裝接觸器。如日本安川變頻器說明書就規定“切勿在輸出回路連接電磁開關、電磁接觸器”。

廠家的規定是為了防止在變頻調速器有輸出時接觸器動作。變頻器在運行中連接負載，會由于漏電流而使過電流保護回路動作。那么，只要在變頻調速器輸出與接觸器動作之間，加以必要的控制聯鎖，保證只有在變頻調速器無輸出時，接觸器才能動作，變頻調速器輸出側就可以加裝接觸器。這種方案對于只有1臺變頻調速器，2臺電動機(1臺電動機運行，1臺電動機備用)的場合，具有重要的意義。當運行的電動機出現故障時，可以很方便地將變頻器切換到備用電動機，經過延時使變頻器運行，實現備用電動機自動投入變頻運行。并且還可以很方便地實現2臺電動機的互為備用。

誤區5：通用電動機只能在其額定轉速以下采用變頻調速器降速運行

經典理論認為，通用電動機頻率上限為55Hz。這是因為當電動機轉速需要調到額定轉速以上運行時，定子頻率將增加到高于額定頻率(50Hz)。這時，若仍按恒轉矩原則控制，則定子電壓將升高超過額定電壓。那么，當調速范圍高于額定轉速時,須保持定子電壓為額定電壓不變。這時，隨著轉速/頻率的上升，磁通將減少，因此在同一定子電流下的轉矩將減小，機械特性變軟，電動機的過載能力大幅度減少。

由此可見，通用電動機頻率上限為55Hz是有前提條件的：

1、定子電壓不能超過額定電壓；

2、電動機在額定功率運行；

3、恒轉矩負載。

上述情況下，理論和試驗證明，若頻率超過55Hz，將使電動機轉矩變小，機械特性變軟，過載能力下降，鐵耗急增，發熱嚴重。

筆者認為，電動機實際運行狀況表明，通用電動機可以通過變頻調速器進行提速運行。能否變頻提速?能提多少?主要是由電動機拖動的負載來決定的。首先，要弄清負荷率是多少?其次，要搞清楚負載特性，根據負載的具體情況，進行推算。簡單分析如下：

1、事實上，對于380V通用電動機，定子電壓超過額定電壓10%長期運行是可以的，對電動機絕緣及壽命沒有影響。定子電壓提高，轉矩顯著增大，定子電流減少，繞組溫度下降。

2、電動機負荷率通常為50%～60%

一般情況下，工業用電動機通常在50%～60%額定功率下工作。經推算，電動機輸出功率為70%額定功率，定子電壓提高7%時，定子電流下降26.4%，此時，即使是恒轉矩控制，采用變頻調速器提高電動機轉速20%，定子電流也不但不會上升，反而會下降。盡管提高頻率后，電動機鐵耗急增，但由其產生的熱量與定子電流下降而減少的熱量相比甚微。因此，電動機繞組溫度也將明顯下降。

3、負載特性各種各樣

電動機拖動系統是為負載服務的，不同的負載，機械特性不同。電動機在提速后必須滿足負載機械特性的要求。經推算恒轉矩負載不同負荷率(k)時的允許最高運行頻率(fmax)與負荷率成反比，即fmax=fe/k，其中fe為額定工頻。對恒功率負載，通用電動機的允許最高工作頻率主要受電動機轉子和轉軸的機械強度限制，筆者認為一般限制在100Hz以內為宜。

誤區6：忽視變頻器的自身特點

變頻調速器的調試工作一般由經銷廠家來完成，不會出現什么問題。變頻調速器的安裝工作較簡單，一般由用戶來完成。一些用戶不認真閱讀變頻調速器的使用說明書，不嚴格按照技術要求進行施工，忽視變頻器自身特點,將其等同于一般電氣器件,憑想當然和經驗辦事，為故障和事故埋下了隱患。

根據變頻調速器的使用說明書的要求，接到電動機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設。截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線段盡可能短，電纜長度不宜超過一定的距離（一般為50m）