变频-工频切换技术秘诀 点击：7311 | 回复：107
发表于：2007-03-26 09:03:00
楼主
变频-工频切换技术秘诀
变频-工频切换时，出现变频炸机，出现空开跳闸，由此出现了各种解释，使变频-工频切换成为一个是忽难以逾越的门槛。
例如，有人说“必须保证变频器输出的相序和工频相序一致，这样才有可能切入”等等。如果变频器输出的相序和工频真的相序一致时，变频-工频切换时变频照样炸机、空开照样跳闸。显然原因绝不是因为什么相序、相位等。
我告诉你一个简单的方法，你用电压表测量变频器输出端与工频相线间的电压，不管你怎么调整变频器输出的相序、相位或其它，测量结果都是工频380V线电压。
变频器输出端与工频相线间的电压是工频380V线电压，你能直接进行变频-工频切换吗？直接切换能不炸机、跳闸吗？
所以变频-工频切换的技术秘诀就是[b]变频器的输出端与工频不能短接[/b]，只要保证变频器的输出端与工频不会短接，那你的方法一定能保证切换成功。
怎么保证变频器的输出端与工频不短接呢？方法很简单，你用一个接触器1断开变频器输出与电动机的连接，再用一个接触器2接通工频与电动机，用接触器1的常闭触点去接通接触器2的电磁线圈，即接触器1和接触器2一定要互锁。这样就保证了变频器的输出端与工频不可能短接，你的切换就再也不会炸机、跳闸了。
操作注意事项: 1、要切换工频的电机，停车方式设定为自由停车，切忌不能软停车； 2、从变频器输出端切断电机的接触器，其控制停止按钮与变频器停车按钮为同一复合按钮，即按停车时，变频器停车随之接触器线圈断电切断电机与变频器的连接； 3、从变频器输出端切断电机的接触器，其控制启动按钮与变频器启动按钮联锁，即启动接触器接通电机后，变频方可启动； 4、电动机接入工频的接触器，其线圈控制回路由变频器输出端切断电机的接触器的常闭触点控制，保证变频器输出端切断电机后接入工频； 5、如果切换过程迅速准确，即电机脱离电源惯性运行的时间越短，转速下降越少，越不存在“冲击”，既电机在额定电流下切换； 6、这里要注意电动机接入工频的相序要保证电机切换后转向一致！ “切换400KW的电机，高压侧都跳闸” 1、看来大家对大功率电机切换工频存在疑虑； 2、这里担心电机惯性运动期间发电，大可不必，但是什么原因造成跳闸？ 3、有两个问题值得考虑，一个是大电机脱离电源后，绕组由于分布电容还存在静电电压，切换时出现操作过电压； 4、另一个就是，电机还没有完全脱离变频器（例如电弧还没有熄灭），工频过早完成切换，形成工频短路； 5、解决的办法是，首先让变频自由停车，电机再脱离变频器，然后再切换到工频，就可以排出以上原因造成的切换跳闸； 6、一定要控制好时间差！！！ 变频与工频的切换，用PLC控制切换过程时，切换的秘诀是变频自由停车到切除电机要有0.1秒的延时，由电机从变频切除到工频接通要有0.2--0.4秒的延时，整个过程最多0.5秒完成； 1、当电机由电网供电切换到由变频器供电时，如果变频器的输出频率在电机内产生的旋转磁场的转速，即同步转速等于电机转子转速，变频器的切换电流为零，没有任何冲击； 2、当电机由电网供电切换到由变频器供电时，如果变频器的输出频率在电机内产生的旋转磁场的转速，即同步转速小于电机转子转速，变频器切换后便进入电机制动状态，造成直流部电压升高，如果不启动制动电阻，会产生过压保护； 3、当电机由电网供电切换到由变频器供电时，如果变频器的输出频率在电机内产生的旋转磁场的转速，即同步转速大于电机转子转速，变频器切换后电机便进入转差率为S的电动运行状态，切换电流与转差率S有关，S越大切换电流越大； 4、所以当电机由电网供电切换到由变频器供电时，变频器要检测电机的转速，自动调整输出频率，以达到平稳切换： 5、说“变频器的输出电压与电动机的反电势成180°相位差时”，是一个错误的解释，因为此时电机内只有弱小的剩磁电势，而且在切换后，就立刻被变频电压所平衡； .
发表于：2007-03-29 17:26:00
41楼
1问题提出
在由一台变频器控制多台大功率异步电动机软启动的过程中，先启动的电动机的供电电压在频率和大小由0HZ/0V逐渐上升到电网电压的大小和频率后（50HZ/380V），由变频器供电的变频电源和由电网供电的工频电源已经没有多大区别，此时电动机已完全可以从由变频器提供的变频电源切换到由电网供电的工频电源上，让出变频器控制下一台大功率异步电动机的软启动。在上述电机由变频到工频快速切换过程中，必须保证切换电流不能过大，特别是对大电机来说更是如此。
由前面的叙述可知，电机由变频转工频的切换一般是在变频器输出电压和电网电压的频率、大小都相等的情况下进行的，表面上看，此时两个电源输出电压的大小、频率都相等，似乎可以进行平滑切换，不会对电机产生什么冲击。其实不然，一个没有考虑到的关键性的问题是——相位，即两个电源电压变化的步调是否一致。
2问题分析——相位不一致对变频／工频切换过程的影响
在变频转工频切换瞬间，由于变频器输出电压起始相位具有随机性，它所输出的三相电源相位和电网工频电源相位完全有可能不一致，这种情况对切换过程的影响可用三相异步电机任意一相的相量图（图1）来加以说明。
根据电机原理，三相电动机正常运行时，以同步转速旋转的主磁场将在定子三相绕组内感应对称的三相电动势。三相异步电动机每一相定子线圈产生的感应电动势 和定子每相所加的电源电压只是频率相同，幅值不等，相位也不一致，在相量图上表现为与-存在一定的夹角。对大功率电动机来说，若断开电源后，断开，虽然主磁场消失，但曾经被主磁场磁化的转子铁芯依然存在剩磁，与此同时由于惯性转子依然高速旋转，在定子线圈产生的感应电动势并不会在极短的时间内消失，只是有所衰减。由于变频转工频时间极短，定子线圈产生的感应电动势依然存在，因此必须充分考虑对切换过程的影响。
图1 三相异步电机变频转工频相量图
当水泵电机处于变频运行时，变频器输出电压起始相位具有随机性，只是保证了两相之间的电压相位差为1200。当其输出频率上升到50HZ后，我们进行变频转共频的切换，假设此时变频器三相电压的某一相为，电动机相应一相定子线圈产生的感应电动势为，与之相对应的工业电网工频电压中的一相为 ，它与存在相位差φ，如图1所示。切换后，加在电动机定子绕组上的将与电动机定子绕组本身尚存的感应电动势进行叠加，使得电动机每相定子绕组承受的总的电压为=+。仔细观察图1可知，如果与的相位差在00~1800之间由φ增大到φ，，则电动机每相定子绕组承受的总的电压由增大到。当与的相位差在00~1800之间增大到与同相时，这种叠加最为强烈，电动机每相定子绕组承受的总的电压大小直接变为U2+E1，这个电压已经远远超过电动机可以承受的额定电压，它将引起电机电流过大、绝缘严重受损等诸多严重问题。因此，大功率电机切换过程中变频电源和工业电网工频电源的相位是否一致是切换成功与否的关键因素。
3解决思路
根据上面的分析，大功率三相异步电动机由变频电源到工业电网工频电源切换成功与否关键是在于切换时机的把握上。如图1所示，如果我们把与-同相位这一瞬间作为切换时刻，此时与的相位相反，定子绕组承受的总电压大小||=|+|= U2-E1将是最小，这一瞬间进行切换，将会实现变频转工频的最佳切换。但是，这种最佳切换实现起来比较困难，主要在于检测比较困难。既然最佳切换不容易实现，那么我们退而求其次，如果我们把与同相位这一瞬间作为切换时刻，观察图1的相量图可知，此时定子绕组承受的总电压=+虽然不如最佳切换时的总电压||=|+|= U2-E1小，但也将是非常小的，况且检测的相位比起检测来要容易得多。如果我们使用鉴频鉴相控制器对变频电源和电网工频电源的相位进行检测，当检测到两者相位一致时便发出切换指令，便可实现大功率异步电动机的顺利切换。
发表于：2007-03-30 11:25:00
49楼
至于大功率三相异步电动机工作在发电状态的问题，我认为可以通过实践来检验！
因为我现在不方便接触到大功率的电机，我觉得可以请“动力勇”或其他可以接触到大功率电机（最好100KW以上）的朋友帮忙实测！
测试方法：
1、测试电压：让电机自由停车——正常工作后直接用接触器拖动的就切断接触器，用变频器拖动的就让其自由停车，然后用万用表测量其电压有多少，这就是这种状态下的“发电”电压；
2、带负载测试电压：在万用表两端并联1个25W的灯泡再去测量看灯泡亮不亮，电压有多高；
3、带负载测试电流：选一个100K欧姆/2W的电阻（也可以选取其它电阻），与万用表串联，去测电机的电流；
4、其它测量方法；
5、测试需要2个人进行。
因为我现在不方便接触到大功率的电机，我觉得可以请“动力勇”或其他可以接触到大功率电机（最好100KW以上）的朋友帮忙实测！
测试方法：
1、测试电压：让电机自由停车——正常工作后直接用接触器拖动的就切断接触器，用变频器拖动的就让其自由停车，然后用万用表测量其电压有多少，这就是这种状态下的“发电”电压；
2、带负载测试电压：在万用表两端并联1个25W的灯泡再去测量看灯泡亮不亮，电压有多高；
3、带负载测试电流：选一个100K欧姆/2W的电阻（也可以选取其它电阻），与万用表串联，去测电机的电流；
4、其它测量方法；
5、测试需要2个人进行。
发表于：2007-03-30 18:02:00
56楼
引用：“老菜鸟：还有什么可以致质疑的？？本人01年早就对此做过实际实验和应用，在自来水公司，一拖三，一拖四，最后用的就是李纯绪所说的方法，最实际的解决此类问题！！！ ”
我承认软启1拖N是解决问题的最经济的方法，最实用，这一点我没有质疑——因为早在[color=#FF0000]2000年[/color]的时候，我设计的22KW/37KW及以上的1拖N软启就证明了是可行的，没有出现问题：当年设计的18套GBL柜用在新疆乌鲁木齐新世纪成功广场空调机组、还有几台应用于乌鲁木齐新胜供热站的换热站。
我要说明的是：在这里讨论的是变频——工频切换的问题，现在讨论到电动机工作在发电状态的情况！请不要把软启也扯进来！
所以我觉得，就事论事才是发现真理、认清事实的方法和原则！
我承认软启1拖N是解决问题的最经济的方法，最实用，这一点我没有质疑——因为早在[color=#FF0000]2000年[/color]的时候，我设计的22KW/37KW及以上的1拖N软启就证明了是可行的，没有出现问题：当年设计的18套GBL柜用在新疆乌鲁木齐新世纪成功广场空调机组、还有几台应用于乌鲁木齐新胜供热站的换热站。
我要说明的是：在这里讨论的是变频——工频切换的问题，现在讨论到电动机工作在发电状态的情况！请不要把软启也扯进来！
所以我觉得，就事论事才是发现真理、认清事实的方法和原则！
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