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变频器原理第6章
时间:2012-01-06 14:59来源:未知 作者:admin 点击:
 习 题 6
6-1  答:由于变频器的错误安装或采用不合适的固定方式,使其冷却效果不佳,从而使周围温度升高,导致电力电子器件出现故障。
(1)影响周围温度升高的因素包括配电柜内变频器发热,变频器通风路径狭窄,变频器安放位置不对,变频器附近装有热源,配电柜内散热效果不好(配电柜尺寸小,通风不足)等。
(2)影响变频器温度升高的因素包括变频器安放方向不对,变频器上方空间过小,变频器风扇出现故障等。
6-2  答:不能。在配电柜内安装变频器时,要注意它和通风扇的位置。当变频器使用制动单元或外部安装高性能制动电阻时,必须采取相应措施,充分地散掉电阻产生的热量。如果变频器安装方向不正确,其产生的热量不能及时地散去,会使变频器温度升高。
6-3  答:必须具备的环境条件有以下几点:
(1) 电气室应湿气少、无水浸入。
(2) 安装环境无爆炸性、燃烧性,无腐蚀性气体、液体,粉尘少。
(3) 变频装置容易进入,安装方便。
(4) 应有足够的空间,便于维修检查。
(5) 应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。
(6) 如果有易受到变频器产生的高次谐波和无线电影响的装置,应和变频器分离开。
(7) 如果变频器安装在室外,必须单独按照户外配电装置设置。
6-4  答:变频器主电路端子的功能如下:
(1)电源输入端子R、S、T的功能是连接三相交流电源。
(2)变频器输出端子U、V、W的功能是连接三相电动机。
(3)直流电抗器连接端子P1、P(+)的功能是改善功率因数。
(4)外部制动电阻器连接端子P(+)、DB的功能是连接外部制动电阻。
(5)制动单元连接端子P(+)、P(-)的功能是连接外部制动单元。
(6)变频器接地端子PE的功能是使变频器机壳接地。
6-5  答:变频器控制电路接线应遵循以下原则:
  1)输入端的接线
(1)输入端接线时,如果触点或集电极开路输入(与变频器内部线路隔离),则每个功能端同公共端SD相连,可防止触点故障;如果是模拟信号输入(与变频器内部线路隔离),则输入端电缆必须要充分和200 V(400 V)功率电路电缆分离,不要把它们捆扎在一起,连接屏蔽电缆,以防止从外部来的噪声;如果采用电位器设定频率,则要正确连接频率设定电位器,频率设定电位器必须要根据其端子号,进行正确连接,否则变频器将不能正确工作,电阻值也是很重要的选择项目。
2)输出端的接线
输出端接线时,要根据不同输出情况进行接线,分三种情况:集电极开路输出端;脉冲串输出端;模拟信号输出端(DC 0~10 V)。要根据不同的输出情况,采用相应的接线方式。
变频器控制电路配线时应遵循以下原则:
(1)输入和输出的高压电缆必须经过严格的耐压测试。
(2)输入和输出电缆必须分开配线,防止绝缘损坏造成危险。
(3)现场到变频器的信号线,应该与强电电线分开布线,信号线须采用绞线的方式,最好采用屏蔽线,并且要尽量短,屏蔽线的一端应可靠接地,屏蔽线的屏蔽层要连接在变频器指定的端子(CM或GND)上。
(4)保证变频器柜体可靠连接大地,要求接地电阻不大于4 Ω。
(5)开路集电极输出端子连接控制继电器时,在励磁线圈的两端连接二极管。
(6)位于变频器附近的电磁接触器、元件线圈等,要在线圈两端并联设置火花限制器,并且其布线要尽量地短。
6-6  答:电抗器分为交流电抗器和直流电抗器两种类型,其作用分别如下:
(1)交流电抗器。用于改善输入电流波形,提高整流器和电解滤波电容寿命,减少不良输入电流波形对外界电网的干扰,协调同一电网上因晶闸管等变换器造成的波形影响,减少功率切换和三相不平衡的影响等。
(2)直流电抗器。用于改善电容滤波(当前电压型变频器主要滤波方式是电容滤波)造成的输入电流波形畸变,改善功率因数,减少和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热等。
6-7  答:根据下述情况选择变频器主电路导线的截面积。
380 V电源,笼型电动机7.5 kW、4极,额定电流15.4 A,△接法,主导线长度50 m,电压降在额定电压的2℅以内。
(1)求额定电压下容许的电压降
      容许的电压降:220V×2℅=4.4V
(2)求容许的电压降以内的电线电阻值
    
(3)根据计算电阻值选用导线:
     电线电阻1.5欧姆,截面积16mm2的导线(查相关表格)
6-8  答:它们的互联接线有以下三方面:
(1)PLC的数字输出与变频器的数字输入的互联。
(2)PLC的模拟量输出与变频器的模拟量输入接口的互联。
(3)PLC与变频器的通信连接。
6-9  答:这样的网络系统主要由以下三部分组成:
(1)变频器的网络功能。包括硬件部分和软件部分。
(2)计算机控制程序。可进行人机对话,通过人机对话对变频器的参数能进行修改,实现变频器运行状态的远程监视与控制。总之,人在现场通过这个控制软件实现对变频器的操作。
(3)通信协议。是计算机与变频器之间进行通信的依据。计算机的控制软件和变频器的通信软件按照这个通信协议所规定的信息格式进行编写。
6-10  答:
(1)变频器主电路元器件本身质量不好,没有筛选,参数与其他元件不匹配,造成主电路元器件损坏。
(2)用户电网电压太高,或有较强的瞬间过电压,造成变频器过压损坏。
(3)变频器的负载上接了电容或因输入、输出布线不合理,对地电容太大,使功率管有冲击电流。
(4)变频器内部的滤波电容C1、C2因日久老化,容量减少或内部电感变大,对母线的过压吸收能力下降,造成母线上过电压太高而损坏IGBT。
(5)变频器内部功率开关管的过压吸收电路发生损坏,造成不能有效吸收过压而使IGBT损坏。
(6)变频器外部负载有严重过电流或三相不平衡电流、输出电线有短路或对地短路,电动机某相绕阻对地短路、某相绕阻内部短路、相间击穿、电动机驱动的负载机械卡住,造成元器件损坏。
(7)IGBT或IPM功率器件的前级光电隔离器件因击穿导致功率器件也击穿,或因印制板在隔离器件部位因尘埃、潮湿造成打火击穿导致IGBT、IPM损坏。
(8)操作变频器时,由于不适当的操作,或产品设计软件中有缺陷,在干扰和开机、关机等不稳定情况下引起上下两功率开关元件瞬间同时导通。
(9)变频器受雷击、进水、异物进入、检查人员误碰触等意外,导致变频器主电路元件损坏。
(10)经维修更换了滤波电容器,因该电容质量不好或接到电容的线比原来长了,使电感量增加,造成母线电压幅度明显升高,导致变频器主电路元件损坏。
(11)前级整流桥损坏,从主电源前级进入了交流电,造成IGBT、IPM损坏。
(12)修理更换变频器功率模块时,因没有静电防护措施,在焊接操作时损坏了IGBT或因修理中散热、紧固、绝缘等处理不好,导致IGBT使用的时间不长就损坏。
(13)变频器并联使用的IGBT元件,在更换时没有考虑型号、批号的一致性,导致各并联元件电流不均而损坏。
(14)变频器内部保护电路(过压、过流保护)的某元件损坏,失去保护功能。
(15)变频器内部某组电源,特别是IGBT驱动级电源的损坏,改变了输出值,或两组电源间绝缘被击穿,损坏IGBT。
6-11  答:变频器的干扰主要包括外来信号对变频器的干扰和变频器自身产生的干扰。控制电路接线所采取的措施,就是为了提高变频器的抗干扰能力,但是,变频器对周围的电子、通信和无线电设备的工作也会形成干扰。谐波的传播途径是传导和辐射,解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离;解决辐射干扰主要是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。
6-12  答:简述抑制谐波干扰常用的方法有以下几种:
(1)让变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,均可切断谐波电流。
(2)在变频器输入侧串接合适的电抗器,或安装谐波滤波器,其中滤波器的组成必须是LC型,吸收谐波和增大电源或负载的阻抗,达到抑制谐波的目的。
(3)电动机和变频器之间电缆应穿钢管配线或用铠装电缆,并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别配线,避免辐射干扰。
(4)控制线采用屏蔽线,且布线时与变频器主回路控制线间隔一定距离(至少20 cm),切断辐射干扰。
(5)变频器使用专用接地线,且用粗短线接地。邻近其他电器设备的地线必须使用短线,以使其与其他配线分开。
 
 


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