变频器应用中的几个误区

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误区 1：
使用变频器都能节电 一些文献宣称变频器是节电控制产品，给人的感觉是只要使用变频器都能节电。实际上，
变频器之所以能够节电，是因为其能对电动机进行调速。如果说变频调速器是节电控制产品 的话，那么所有的调速设备也都可以说是节电控制产品。变频调速器只不过比其它调速设备 效率和功率因数略高。
变频器能否实现节电，是由其负载的调速特性决定的。对于离心风机、离心水泵这类负 载，转矩与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。只要原来采用阀门控制流量，且 不是满负荷工作，改为调速运行，均能实现节电。当转速下降为原来的 80%时，功率只有原 来的 51.2%。可见，变频调速器在这类负载中的应用，节电效果最为明显。对于罗茨风机这类 负载，转矩与转速的大小无关，即恒转矩负载。若原来采用放风阀放走多余风量的方法调节 风量，改为调速运行，也能实现节电。当转速下降为原来的 80%时，功率为原来的 80%。比 在离心风机、离心水泵中的应用节电效果要小得多。对于恒功率负载，功率与转速的大小无 关。水泥厂恒功率负载，如配料皮带秤，在设定流量一定的条件下，当料层厚时，皮带速度 减慢；当料层薄时，皮带速度加快。变频调速器在这类负载中的应用，不能节电。
与直流调速系统比较，直流电动机比交流电动机效率高、功率因数高，数字直流调速器 与变频调速器效率不相上下，甚至数字直流调速器比变频调速器效率略高。所以，宣称使用 交流异步电动机和变频调速器比使用直流电动机和直流调速器要节电，理论和实践证明，这 是不正确的。
误区 2：变频器的容量选择仅以电动机额定功率为依据
相对于电动机来说，变频调速器的价格较贵，因此在保证安全可靠运行的前提下，合理地降低变频调速器的容量就显得十分有意义。
变频调速器的功率指的是它适用的 4 极交流异步电动机的功率。由于同容量电动机，其
极数不同，电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多，电动机额定电流增大。变频调速 器的容量选择不能仅以电动机额定功率为依据。同时，对于原来未采用变频器的改造项目， 变频调速器的容量选择也不能仅以电动机额定电流为依据。这是因为电动机的容量选择要考 虑最大负荷、富裕系数、电动机规格等因素，工业用电动机常常在 50%～60%额定负荷下运行。 若以电动机额定电流为依据来选择变频调速器的容量，留有富裕量太大，造成经济上的浪费， 而可靠性并没有因此得到提高。
对于鼠笼式电动机，变频器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大 正常工作电流 1.2 倍为原则。对于重载起动、高温环境、绕线式电动机、同步电动机等条件下， 变频器的容量应适当加大一级。
对于一开始就采用变频器的设计中，变频器容量的选择以电动机额定电流为依据无可厚 非。这是因为此时变频器容量不能以实际运行情况来选择。当然，为了减少投资，在有些场 合，也可先不确定变频器的容量，等设备实际运转一段时间后，再根据实际电流进行选择。
误区 3：用视在功率计算无功补偿节能收益
用视在功率计算无功补偿节能效果。如原系统风机工频满载工作时，电动机运行电流为 289A，采用变频调速时，50Hz 满载运行时的功率因数约为 0.99，电流是 257A，这是由于变频 器内部滤波电容产生改善功率因数的作用。节能计算如下：ΔS=UI=380×(289－257)=21kVA 因此该文认为其节能效果约为单机容量的 11%左右。
实际分析：S 即表示视在功率，即电压与电流的乘积，电压相同时，视在功率节约百分 比与电流节约百分比是一回事。在有电抗的电路中，视在功率只是反映了配电系统的允许最 大输出能力，而不能反映电动机实际消耗的功率。电动机实际消耗的功率只能用有功功率表 示。在上例中，虽用实际电流计算，但计算的是视在功率，而不是有功功率。我们知道，电 动机实际消耗的功率是由风机及其负载决定的。功率因数的提高并没有改变风机的负载，也 没有提高风机的效率，风机实际消耗的功率没有减少。功率因数提高后，电动机运行状态也
没有改变，电动机定子电流并没有减少，电动机消耗的有功功率和无功功率都没有改变。功 率因数提高的原因是变频器内部滤波电容产生无功功率供给了电动机消耗。随着功率因数提 高，变频器的实际输入电流减少，从而减少了电网至变频器之间的线损和变压器的铜耗。同 时，负荷电流减小，给变频器供电的变压器、开关、接触器、导线等配电设备可以带更多的 负载。需要指出的是，如果象该例一样不考虑线损和变压器铜耗的节约，而考虑变频器的损 耗，变频器在 50Hz 满载运行时，不仅没有节能，而且还费电。因此，用视在功率计算节能效 果是不对的。
某厂离心风机拖动电动机型号为 Y280S－4，额定功率为 75kW，额定电压 380V，额定电 流 140A。在进行变频调速改造前，阀门全开，通过测试发现，电动机电流 70A，只有 50%负 荷，功率因数为 0.49，有功功率为 22.6kW，视在功率为 46.07kVA。在采用变频调速改造后， 阀门全开，额定转速运行时，三相电网平均电流为 37A ，从而认为节电（ 70 － 37 ）÷70×100%=44.28%。这样计算，看似合理，实质上仍是以视在功率计算节能效果。该厂在进一 步测试后发现，此时功率因数为 0.94，有功功率为 22.9kW，视在功率为 24.4kVA。可见，有功 功率增加，不但没有节电，反而费电。有功功率增加的原因是考虑了变频器的损耗，而没有 考虑线损和变压器铜耗的节约。产生这种错误的关键在于没有考虑功率因数提高对电流下降 的影响，默认功率因数不变，从而片面夸大了变频器的节能效果。因此，在计算节能效果时， 必须用有功功率，不能用视在功率。
误区 4：变频器输出侧绝对不能加装接触器
几乎所有变频调速器使用说明书都指出，变频调速器输出侧不能加装接触器。变频器说明书的规定是为了防止在变频调速器有输出时接触器动作。变频器在运行中连接负载，会由 于漏电流而使过电流保护回路动作。那么，只要在变频器输出与接触器动作之间，加以必要 的控制联锁，保证只有在变频调速器无输出时，接触器才能动作，变频调速器输出侧就可以 加装接触器。这种方案对于只有 1  台变频器，2  台电动机(1  台电动机运行，1 台电动机备用)的场合，具有重要的意义。当运行的电动机出现故障时，可以很方便地将变频器切换到备用 电动机，经过延时使变频器运行，实现备用电动机自动投入变频运行。并且还可以很方便地 实现 2 台电动机的互为备用。
误区 5：变频调速器在离心风机中的应用，可完全取代风机的调节阀门
采用变频器对离心风机进行调速来控制风量，与调节阀门控制风量相比,具有明显的节
电效果。但在有些场合，变频调速器不能完全取代风机的阀门，在设计中要引起特别注意。 离心风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成 正比。调节阀门控制风量，随着风量的减少，风压反而增加；而采用变频器调速来控制风量 可能转速太高，风量太大；若降低转速，风压又满足不了工艺要求，吹不进风。因此离心风 机在使用变频调速器调速节电时，要兼顾风量和风压这 2 个指标，否则会带来不良的后果
误区 6：忽视变频器的自身特点
变频调速器的调试工作一般由经销厂家来完成，不会出现什么问题。变频调速器的安装 工作较简单，一般由用户来完成。一些用户不认真阅读变频调速器的使用说明书，不严格按 照技术要求进行施工，忽视变频器自身特点,将其等同于一般电气器件,凭想当然和经验办事， 为故障和事故埋下了隐患。
根据变频调速器的使用说明书的要求，接到电动机的电缆应采用屏蔽电缆或铠装电缆， 最好穿金属管敷设。截断电缆的端头应尽可能整齐，未屏蔽的线段尽可能短，电缆长度不宜 超过一定的距离（一般为 50m）。当变频调速器与电动机间的接线距离较长时，来自电缆的 高谐波漏电流会对变频调速器和周边设备产生不利影响。从变频器控制的电动机返回的接地 线，应直接连到变频器相应的接地端子上。变频器的接地线切勿与焊机及动力设备共用，且 尽可能短。由于变频器产生漏电流，与接地点太远则接地端子的电位不稳定。变频器的接地 线的最小截面积必须大于或等于供电电源电缆的截面积。为了防止干扰而引起的误动作，控 制电缆应使用绞合屏蔽线或双股屏蔽线。同时要注意切勿将屏蔽网线接触到其它信号线及设备外壳，用绝缘胶带缠包起来。为了避免其受到噪声的影响，控制电缆长度不宜超过 50m。 控制电缆和电动机电缆必须分开敷设，使用单独的走线槽，并尽可能远离。当二者必须交叉 时，应采取垂直交叉。千万不能将它们放在同一个管道或电缆槽中。而一些用户在进行电缆 敷设时，没有严格按照上述要求进行施工，导致在单独调试时设备运转正常，正常生产时却 干扰严重，以致不能运行。
误区7：设置多重保护
由于担心变频器损坏，在变频器的三相电源进线处设置多重保护，如采用熔断器、漏电保护器、交流接触器和三相空气开关等，认为保护越多越安全，但事实并非如此。 如漏电保护器，往往会限制变频器能力的正常发挥。一般的变频器都允许超过额定电流150%或更多运行几十秒钟，以适应电机启动和负载的突然增加情况，但这种能力往往会被漏 电保护器所限制，以致变频器在启动带负载的电动机时无法正常工作。
再如熔断器和接触器的使用，容易造成缺相。diangon.com因为目前常用的普通变频器是“交—直— 交”模式，即将三相交流电通过整流电路变成直流，再将直流经单片机控制电路以脉宽调制 的方式控制大功率晶体管驱动电路将直流按频率和电压的要求变成准正弦三相交流去驱动交 流电动机。如果熔断器的其中一相熔断或接触器的某一个触点因烧损而接触不良，就会使三 相整流变成两相整流，破坏变频器的工作条件，这也是造成变频器损坏的主要原因之一。
事实上为了适应各种工业用途，变频器内部设置了多种保护措施，如过压保护、欠压保 护、过流保护和过热保护等，用不着再另外设置。为了控制电源，一般在变频器电源进线上 串接一个两倍变频器额定电流的交流接触器和三相空气开关就行了。注意，除紧急情况外， 接触器的通断只能在变频器停止运行的情况下才能进行。
在变频调速器的日常维护中也要特别小心。有的电工一发现变频器故障跳停，就立即打 开变频器进行维修。这样做是很危险的，有可能发生人身触电事故。这是因为即使变频器不处于运行状态，甚至电源已经切断，由于其中的电容器的存在，变频器的电源输入线、直流 端子和电动机端子上仍然可能带有电压。断开开关后，必须等待几分钟后，使变频器放电完 毕，才能开始工作。还有的电工习惯于一发现变频调速系统跳停，就立即用摇表对变频器拖 动的电动机进行绝缘测试，从而判断电动机是否烧毁。这也是很危险的，易使变频器被烧。 因此，在电动机与变频器之间的电缆未断开前，绝对不能对电动机进行绝缘测试，也不能对 已连接到变频器的电缆进行绝缘测试。
对变频器的输出参数进行测量时也要特别注意。由于变频器的输出为 PWM 波形，含有高 次谐波，而电动机转矩主要依赖于基波电压有效值，故测量输出电压时，主要是测量基波电 压值，使用整流式电压表，其测量结果最接近数字频谱分析仪测量值，而且与变频器的输出 频率有极好的线性关系。若需进一步提高测量精度，可以采用阻容滤波器。数字万用表容易 受干扰，测量有较大的误差。输出电流需要测量包括基波和其他高次谐波在内的总有效值， 因此常用的仪表是动圈式电流表（在电动机负载时，基波电流有效值和总电流有效值差别不 大）。当考虑到测量方便而采用电流互感器时，在低频情况下电流互感器可能饱和，所以， 必须选择适当容量的电流互感器。