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同安电机维修与自动化电路维修 点击:1317 | 回复:44



工控1998

    
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这家服务态度不错、维修质量好!有较好电工学与自动控制理论!

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黎工,你好,我是厦门恒兴兴公司的电工,我这有五台电机,你明天过来拿!上次的帮我们公司设计的电路一切OK!我们很满意。谢谢!

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19楼
本文根据变频器的设计原理对此问题进行深入分析变频器前端加装漏电保护开关时遇到问题,并且提出相应的解决方案。

一、用电安全要求的保护

人身安全:

防止用电事故,一般是通过电器和设备的可靠制造--即通过基础绝缘--来确保安全性。然而当基础绝缘受到损坏时,可能引起的故障就需要有防止过高人身电流的补充保护措施。
在防止危险的身体电流时,必须区分为直接接触与间接接触。在间接接触时,电气设备上出现绝缘故障而产生的剩余电流是经过保护地线(PE线)而流向大地的。在出现故障时,如有人正好触及含有故障的电器,则当事人就与故障回路相并联。根据保护导线/人体的电阻比例,最大部分的电流流经保护地线。
另一种情况是,由于粗心大意而直接触及在正常工作是带电的部件或者触及了外界的,不接地的导电部件,而在故障情况下又是带电的部件。人在这里充当着保护导线的作用,剩余电流流过人体,导致触电。

防火:

短路或接地短路,尤其当故障回路具有相当高的电阻出现在电弧位置上时,这种“不完全的”短路或接地短路就具有火灾危险性。由于出现的剩余电流有时甚至远低于前接过流保护装置的额定电流,所以不能指望过电流保护装置(如小型断路器或熔断器)来分断这类故障。
剩余电流保护器能在这方面提供全面保护。在DIN VDE 0100-720中,对含有火灾危险的工作场所,为了防止由于绝缘故障而引起的火灾,已规定了下述要求:只能采用额定剩余动作电流最大为0.5A的剩余电流保护器作为预防措施。为了更可靠地防火,在实践中大多数使用额定剩余动作电流I△N≤0.3A的剩余电流保护器。


二、普通剩余电流保护器的功能及原理


如图,剩余电流保护器对正常的负载电流不予检测,但它能检测出主回路中对保护地线PE的剩余电流(漏电流),这种电流多数是因为用电设备绝缘损坏而产生的。
剩余电流保护器的首要功能是对有致命危险的人身触电提供间接接触保护,额定剩余动作电流I△N≤30mA的剩余电流保护器在其他保护措施失效时,也可作为直接接触的补充保护,但不能作为唯一的直接接触保护。

三、变频器产生的剩余电流

变频器会产生相当大的对地漏电流,这是由变频器的输出固有电压特性决定的。变频器输出的PWM电压波形含有大量谐波,这些谐波会通过电机绕组的对地寄生电容和电机电缆线的对地寄生电容产生出对地漏电流。
上述漏电流可能会远远大于50mA,而实际的具体数据,将与以下几个因素有关:
1.电机电缆线的长度;
2.电机电缆线是否有屏蔽;
3.变频器的调制频率;
4.是否使用无线电射频干扰(RFI)滤波器;
5.电机是否接地。

四、丹佛斯变频器的设计特点


丹佛斯变频器原理图

1. 根据图示,丹佛斯变频器在输入侧的相间与线地之间都设计安装了吸收保护电容,由于丹佛斯变频器支持内置的RFI滤波器,因此在整流单元后面也设计安装了吸收保护电容。由图可见,两组吸收保护电容都接地。
2. 根据漏电保护器的原理和丹佛斯变频器的设计可见,当变频器送电时,主回路要对那些吸收保护电容充电,瞬间会产生相当大的对地漏电流。
3. 丹佛斯变频器在设计上的优越性:
 凭此设计,丹佛斯变频器可以保证完全满足EMC电磁兼容性标准EN55011 1A/1B的要求;
 由于有几组的电容保护,丹佛斯变频器可以承受较大的来自电网的电压突波,比如雷击等,而不至于损坏;

五、结论:

1. 变频器在运行时,视实际电机接线情况,可能产生远大于50mA的漏电流;
2. 丹佛斯变频器由于其设计中的固有特点,在送电瞬间会产生相当大的漏电流;
3. 普通剩余电流保护器不适用于保护变频器,特别是电磁兼容性能较好的丹佛斯VLT系列变频器。

六、适用于变频器类负载的剩余电流保护器:
早期使用的剩余电流保护器,根据实际要求,只在正弦交流剩余电流时才脱扣。由于在工业用电设备中,三相桥式整流的电路应用日益增多,这类电路在发生故障时出现的是平滑直流型或略带纹波的平滑直流剩余电流。


普通交流和脉动直流敏感型剩余电流保护器并不能检测和分断这类直流剩余电流。因此在故障时产生这类剩余电流的用电设备只允许使用全电流敏感型剩余电流保护器。全电流敏感型剩余电流保护器,用于交流型和脉动直流型剩余电流时是采用DIN VDE0664的规定,对于平滑直流型剩余电流则采用IEC60479的规定。全电流敏感型剩余电流保护器满足国际标准IEC60755修订版“剩余电流动作保护装置—B型的一般要求”。

国际电工协会(IEC)早在1992年就根据剩余电流保护器的动作特性,将剩余电流保护器分为:AC、A、B型。
AC型— 对突然施加或缓慢上升的交流正弦波剩余电流能可靠脱扣
A型 — 对突然施加或缓慢上升的交流正弦波剩余电流,脉动直流剩余电流和脉动直流剩余电流叠加0.006A平滑直流能可靠脱扣
B型 — 全电流剩余电流保护型


全电流保护型剩余电流保护器工作原理

根据IEC60755 第二次修订版以及德国电气协会DIN VDE0664-100标准,B型剩余电流保护器应具备以下的特点:
 在送电的瞬间不动作;
 在设备长时间运行过程中,漏电保护动作值为300mA;
 完全适用于剩余电流含直流分量的场合。
由此可见,B型剩余电流保护器充分考虑到了电磁兼容性变频器的特点,很好地解决了具有三相整流装置的电气设备的漏电保护问题。

七、丹佛斯变频器漏电保护的解决方案:

1. 建议采用符合IEC60755,或DIN VDE0664-100标准所规定的B型剩余电流保护器。
例如:西门子5SM系列漏电保护开关,B型,额定电流16—63A

2. 如果不具备安装专用剩余电流保护器的条件,则可以不在变频器前端安装漏电保护开关。但是,为了符合EN50178安全标准,必须保证变频器可靠接地,接地线的导线截面积要为普通接地线的2倍或至少10mm2以上,以免造成人身伤害。


中国国家标准目前还没有单独的B型剩余电流保护器的分类,但根据GB 6829-1995,
额定剩余电流动作的值有0.006,0.01,0.03,0.05,0.1,0.3,0.5,1,3,5,10,20A这几个规格;用于间接接触保护的剩余电流保护器可以延时动作,延时时间有0.2,0.4,0.8,1,1.5,2秒这几个规格。因此可以选用额定剩余动作电流值为0.3A,动作延时0.4-1秒左右的剩余电流保护器作丹佛斯变频器的漏电保护。

国内生产的剩余电流保护器主要型号有JD1、JD3、DBL等。其中JD1是电磁式剩余电流继电器,额定电压380V,额定电流200A,额定剩余动作电流为30、100mA和300mA,分断时间不小于0.2s。JD3为电子式剩余电流继电器,额定电压380V,额定电流100~800A,额定剩余动作电流从30mA~1A分级可调,分断时间分一般型和延时型两种。一般型的分断时间不大于0.2s,延时型的延时时间有0.2、0.4、0.8s和1s等几种。

厦门同安上丁机电(0592-7056378)

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发表于:2010-07-24 19:01:58
20楼
1、什麽是变频器?
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的不同点是什麽?
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改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麽不同?
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,其直流回路滤波石电感。
4、为什麽变频器的电压与电流成比例的改变?
非同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,那麽磁通就过大,磁回路饱和,严重时将烧毁电机。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。这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器。
5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对於变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那麽电流是否增加?
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,随著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6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。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1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对於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模式是什麽意思?
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,那麽由於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、在说明书上写著变速范围60~6Hz,即10:1,那麽在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0.5~3Hz.
10、对於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,必须注意电机与变频器容量的选择。
11、所谓开环是什麽意思?
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、实际转速对於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。对於要求调速精度比较高,即使负载变动也要求在近於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,进行反馈後速度精度能提高吗?
具有PG反馈功能的变频器,精度有提高。但速度精度的植取决於PG本身的精度和变频器输出频率的解析度。14、失速防止功能是什麽意思?
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,这有什麽意义?
加减速可以分别给定的机种,对於短时间加速、缓慢减速场合,或者对於小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的,但对於风机传动等场合,加减速时间都较长,加速时间和减速时间可以共同给定。
16、 什麽是再生制动?
电动机在运转中如果降低指令频率,则电动机变为非同步发电机状态运行,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,由於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%。
18 、转矩提升问题
自控系统的设定信号可通过变频器灵活自如地指挥频率变化,控制工艺指标,如在烟草行业的糖料、香料工序,可由皮带称的流量信号来控制变频器频率,使泵的转速随流量信号自动变化,调节加料量,均匀地加入香精、糖料。也可利用生产线起停信号通过正、反端子控制变频器的起、停及正、反转,成为自动流水线的一部分。此外在流水生产线上,当前方设备有故障时後方设备应自动停机。变频器的紧急停止端可以实现这一功能。在SANKEN、MF、FUT和FVT系列变频器中可以预先设定三四个甚至多达七个频率,在有些设备上可据此设置自动生产流程。设定好工作频率及时间後,变频器可使电机按顺序在不同的时间以不同的转速运行,形成一个自动的生产流程。

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