恒压供水变频切换工频问题 点击：8494 | 回复：70
发表于：2003-12-24 12:21:00
楼主
大家好：我遇到如下问题。
75KW水泵，施耐德ATV38变频器，变频离电机100米，有安装输出电抗器。需要将变频运行（50HZ)的泵切换到工频运行。我的操作时序是这样的：停止变频器运行命令(变频器设置为自由停车，取消输出缺相报警），0。5秒后切断变频侧接触器，再过0。3秒后投入工频接触器。工频接触器投入时，工频侧空开跳闸（NSC 200A D曲线，电机额定电流139A)。总共投切10次，跳闸5次。电机直接启动时没有问题。
曾请教各路高手，说法不一。现罗列如下：
1、切换时序有误。应该同时断开变频运行命令和变频侧接触器，在最短的时间内投入工频侧接触器。因为此时电机转速下降最小，转差率最小，运行到工频的电流应最小。疑点：如何解释直接启动不跳闸，切换时跳闸？直接断开输出侧接触器是否会对变频器造成寿命的影响？
2、电机在转动中，投入工频时，工频电源的相同角差可能达到180度，这样切换的电流可能比直接启动更大。变频切换工频不可能实现。（无法保证切换时的相角）。疑点：恒压供水很多场合都要求变频切换工频，难道他们都没有实现？
请各位大虾给与指点！
最好能分析清楚原理，让大家在这个问题上有统一认识！
先行谢过各位！！！！
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发表于：2003-11-29 00:40:00
21楼
没有就技术问题发表过意见，初次评论，不对之处请大家指正。
首先要肯定的是，在供水系统中由50Hz变频运行快速切换到工频运行的主要目的是保证管网水压的稳定，因为间隔的时间越小，切换前后电机转速的变化最小，管网压力的波动也最小。
从理论上讲，在电机转动过程中投入工频运行，由于转差比零转速启动小得多，其冲击电流一定要小，这个概念是绝对正确的，但注意这是理想情况，其前提是电机自由滑行，不存在剩磁，因而没有残留反电势，在这个前提下，如果保证电机的转动速度是50Hz的同步转速（转差等于零），投入工频时的电机定子电流应该是电机的空载励磁电流，因而可以达到无冲击再启动。
实际系统中，电机由变频运行脱开变频器后，由于电机存在剩磁，因此电机此时处于发电状态。剩磁存在的时间与电机的转子时间常数有关，这从电机的等值电路中可以明显看出，我们脱掉的是定子回路，而转子回路是自闭合的，励磁电流的是按转子时间常数
衰减的，当励磁电流衰减到接近零时，异步机将脱离发电状态，此时接近于理想状况，如果转速足够接近同步转速，投入工频时冲击电流应该是很小的。
现在可以说说前面几位提及的相位不同的问题，当电机处于发电状态时，其定子端本身就存在很高电压，该值取决于电机剩磁的大小，最高可达到额定电压（电机脱开的一瞬间），如果投入工频时的相位与电机的发电电压的相位刚好互差180‘，则相当于电网电压与电机发电电压叠加同时施加于电机定子上，其冲击电流自然很大。如果两者相位比较接近，冲击电流就相应较小（注意电机的发电电压频率不一定是50Hz，这完全取决于电机当时的转速）。通常在供水系统中，由变频到工频的简单切换，都要有一段等待时间，其主要作用之一就是等待电机的剩磁衰减，以减少冲击电流。
再谈谈为什么小容量电机较少出现变——工频转换的跳闸问题，前面提到，电机剩磁（励磁电流）的衰减是按转子时间常数进行的，大家知道，从小容量电机到较大容量电机，励磁电感的变化（变小）一般在十倍以内，而定转子电阻的变化往往有几十倍，也就是说，大容量电机的转子时间常数要远远大于小容量电机，因此其剩磁的衰减要慢得多，如果前面提到的系统容量较少，以设计的等待时间（约0.8秒），应该不会有问题。
解决上面问题的办法，一是继续加长等待时间，等待电机剩磁衰减到理想值，不过这时电机基本停转，其意义也就没有了。另一办法就是前面几位提到的加同步器的方法，使投入电压与电机发电电压相位同步。也可以将本系统一分为二，采用较小容量的电机系统。另外可以检查一下，工、变频的相序是否一致（这种错误我想大家较少犯，因此时电机会反转）。
一时兴起，胡言乱语，请不吝指教。
发表于：2003-11-30 22:40:00
26楼
做为一个工程，它需要考虑多方面的东西，包括技术上的可行性，相关元器件的选择，整个系统的繁间程度，控制的可靠性，以及系统的稳定性等等。而在这当中除了纯技术上的一些要求外，价格就成为了一个非常重要的衡量因素。因此，在这里除了在技术上的探讨外，还应关注一下价格。在一定程度上来说：如果在费用上没有限制的话，我想很多东西就不需要在这里探讨了，大家都可以采用最简单的方式去解决了，也就没有了那么多的烦恼了。而工控行业之所以需要我们这些技术员的存在，也在一定程度上说明了对费用控制的需要。所以在这里，需要我们对某一个问题提出方方面面的相关联的东西，以得到一种最经济，可靠的解决方案。也只有百家争鸣，工控业才能取得更加辉煌的明天。
发表于：2003-12-01 10:50:00
28楼
软启动器可以顺利切换至工频的原因，在于软启动器的工作原理与变频器是完全不一样的。变频器的输出是完全独立的，且其输出电压与电网电压在相位上没有任何关系，因此不可能一致。软启动器的目的是克服启动冲击电流，实现方法有很多种，多数采用SCR的相控技术，降压启动，这种方法本质上与电网电压在相位上是同步的，启动完成后，即使没有切开软启动器，施加到电机上的电压与电网电压也是完全一样的，因此，切换前后是完全平滑的，不会有冲击。
另外，造成大容量电机系统变——工频切换容易跳闸，还有一个原因就是大容量电机的额定转差要远小于小容量电机（表现为额定转速更接近于同步转速），解释这种原因稍微复杂，简单的从结果来说明就是：在相同转差的情况下，大容量电机的冲击电流要远大于小容量电机，这也是大容量电机变频运行时比小容量电机变频运行稳定性差的表象原因，若有兴趣探讨可联系。
发表于：2003-12-04 15:52:00
33楼
没想到有这么多同仁在讨论这个问题，告诉大家一个好消息，对于大功率电机的变频到工频的同步切换问题，根本的解决方法已经有了，那就是--3SINV软切换器。我们已经在实际供水工程中成功使用了。大港油田供水工程，280KW富士电机。很好的解决了变频切换至工频的冲击问题，冲击电流非常非常小。经济投入很少，效果非常好。北京、河南、安徽等地均有成功使用的实例。此产品由河北工业大学与天津开发区正泰电器有限公司联合开发，北京四通工控技术有限公司销售。有什么问题可以电话联系。联系电话
技术支持：022-26564907 张工 北京四通：010-62561166 杜先生
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