变频器的这些特殊功能你知多少？
机械工业出版社E视界
长按上方二维码，识别二维码，加关注！
学习专业知识，下载免费资源，参加微信抽奖活动！
怎样使没有正反转功能的变频器驱动电动机正反转？
部分变频器控制面板上没有正反转选择按键，也不能通过多功能输入端子控制电动机正反转，这时只能在一次回路上使招。如同普通工频运行一样，只要将电动机三条电源线中的任意两条交换相序即可。如图1所示，接触器KM1得电吸合后，电动机正转；KM1释放后，如果接触器KM2吸合，则由于加到电动机M上的电源相序已经发生变化，所以电动机反转。因此，只要能选择性控制KM1或KM2的得电与否，就能通过变频器驱动电动机正反转。
图1 正反转控制电路接线
欲正转时，按一下图1中的正转按钮SB1，中间继电器KA1动作吸合，并经触点KA1-1自保持；KA1的触点KA1-4接通变频器的FWD和COM端，使变频器起动，其U、V、W端有电压输出；KA1的触头KA1-3使时间继电器KT的线圈得电，待其延时闭合触头KT1-2闭合后，接触器KM1线圈得电吸合（中间继电器触头KA1-2已先期闭合）并自保持，这时接触器KM1的主触头闭合，电动机开始正向运转。
如果需要反转运行，按一下停机按钮SB3，这时中间继电器KA1、时间继电器KT以及交流接触器KM1几乎同时断电释放，电动机逐渐减速停止运行。此后按一下反转按钮SB2，与正转情况类似，继电器KA2、时间继电器KT以及接触器KM2相继动作，电动机开始反转运行。
本控制电路有多重防止接触器KM1、KM2线圈同时吸合的措施，一是中间继电器KA1和KA2互相闭锁；二是接触器KM1和KM2互相闭锁；三是使用了时间继电器KT，其作用机理是：按压按钮SB1起动正转后，须待时间继电器KT延时结束后，其延时闭合触头KT1-2才闭合，电动机才能开始运转。时间继电器延时时间调整得大于电动机的减速停机时间或自由停机时间，可以保证上一种转向已经完全停稳才能开始新的转向。另外，在延时闭合触头KT1-2闭合的同时，延时断开触头KT1-1断开，这时，如果错误操作反转按钮试图起动反转，则由于KT1-1已经断开，使得误操作不能得逞。采取这些技术措施的目的是，正在运转的电动机不能通过操作SB1（或SB2）使电动机改变运转反向，必须停机，并待电动机完全停稳后才能起动相反方向的运行。否则有可能导致过电流保护停机，甚至造成设备事故。
图1中电位器RP是频率给定元件；30B和30C是变频器的保护出口继电器触头。
预置变频器的“自动节能”功能有效时能节能吗？
变频器的自动节能功能预置有效时，具有一定的节能效果。预置的方法很简单，一般只要预置动作或不动作，有效或无效即可。例如富士G11S系列变频器，将参数H10设置为0，则自动节能不动作，设置为1则自动节能动作有效。
自动节能大致有以下两种工作原理：
一是自动降压法，即电动机的电流减小到一定程度时，变频器自动降低输出电压，以达到节能的效果。目前多数变频器的自动节能机理都属于这一种。
二是自动搜索法。对于电动机来说，其运行于某一频率时，工作电流与工作电压之间的关系，如图2所示，呈U形，在U形的底部，有一个最佳工作点A，转速变化时，最佳工作点也将转移。根据这一原理，部分变频器设计了能够自动搜索最佳工作点的节能功能，其节能效果明显高于一般变频器，但由于自动搜索需要时间，就降低了变频器的动态响应能力，适用于对动态响应要求不高的场合，例如风机、水泵类负载中。
图2 节能的最佳工作点
自动节能功能并不能适用于任意一种运行工况，应根据工程项目的运行需求，参考所选变频器说明书中关于自动节能应用的限制条件，正确设置参数，才能实现最佳的节能效果。
什么是变频器瞬时停电后的再起动功能？如何设置参数？
所谓瞬时停电，是指电源电压由于某种原因突然下降为0V，但很快又恢复的情况，一般停电的时间t0很短，如图3a所示。
根据停电时间的长短、系统运行的要求以及变频器参数的设置，为了减轻或防止停机对生产造成不良影响，在条件允许时变频器对电动机实施再起动的功能称作瞬时停电后的再起动。
变频系统断电后，变频器内部有三种电源的电压会发生变化。
1）主电路直流电压UD，如图3b所示，停电瞬间，逆变电路还在工作，所以电压下降较快，主电路直流电压UD从额定值UDN下降至欠压保护动作值UDL所需时间为t0d。当电压降至UDL之前，变频器如同瞬停前一样正常工作。如果电压UD一旦降至UDL值，变频器立即启动欠电压保护而跳闸。
2）控制电路的直流电压，该直流电压给单片机及相关电路供电，对电压的稳定度要求较高，时间常数较长，所以断电后电压下降较慢，如图3c所示，控制电压UC从正常值UCN下降至必须跳闸的下限电压值UCL所需时间为tc。如果变频器因为主回路欠电压跳闸（电压低于UDL，见图3b），而控制电路电压尚高于UCL（见图3c），这时变频器允许再起动；如果停电时间t0＞tc，则变频器跳闸后不允许再起动。
3）逆变管驱动电路的电压，由于现代低压变频器逆变用的IGBT是电压控制器件，驱动电流相当小，短时间内下降的幅度有限，同时，驱动电路对电压的要求也不十分严格，因此，对变频器工作的影响可以不予考虑。
瞬时停电再起动的功能参数设置见表1。
表1 瞬时停电后的再起动功能参数内容
图3 瞬时停电后的电压变化
什么是变频器故障跳闸后的再起动（重合闸）功能？
变频器的保护功能十分齐全，单片机的运算速度也很快，能够实现可靠保护。但保护灵敏度的提高，又容易使变频器受到外界干扰，存在着误动作的可能。因此，变频器因故障跳闸后，可以自动重新合闸一次或多次，从而避免不必要的停机。该功能的主要作用有二：一是当拖动系统因误动作而跳闸时，通过重合闸功能迅速恢复开机，减少停机带来的不良后果；二是防止电网的不重复电冲击导致的跳闸。例如电源变压器功率因数补偿柜电容器投入的瞬间，电压波形将发生畸变，出现尖峰电压，如图4所示。对于这样的过电压，如果变频器跳闸，可以重合闸。
图4 畸变的波形
变频器可以通过预置功能参数，设置故障自恢复（重合闸）次数以及故障自恢复间隔时间。
55kW的风机采用变频调速后，最大工作频率在45Hz以下，能否采用45kW的变频器？
风机与水泵一样，都是二次方率负载，在损失功率忽略不计时，风机的功率与转速的三次方成正比。当风机以45Hz频率运转时，其转速与额定转速之比为45/50=0.9，风机消耗的功率为0.93×55=40.095kW。考虑到电动机的损失功率，采用45kW变频器可能在允许的临界点上，因此，应在运行之初测量电动机45Hz时的实际电流。最终根据实际电流的大小以及变频器的额定电流来作出决策。
电动机能否在变频调速和工频定速之间切换运行？
答案是肯定的，可以。不过这里讨论的仅仅是变频器故障时切换为工频运行的情况。
有些生产机械在运行过程中是不允许停机的，如中央空调的冷却水泵，锅炉的鼓风机等。这些机械设备在变频运行过程中，一旦变频器因故障而跳闸，必须能够自动地切换为工频运行，同时进行声光报警。切换的主电路如图5所示。图中KM1用于将电源接到变频器输入端；KM2用于将变频器的输出端接至电动机；KM3用于将工频电源接至电动机。因为工频运行时变频器不能对电动机进行过载保护，所以必须使用热继电器对工频运行的电动机进行保护。
图5 变频运行与工频运行的切换电路
电动机在变频运行中如果因变频器故障跳闸，需要切换至工频运行，控制电路应首先使接触器KM1和KM2释放，将电动机与变频器断开；经适当延时后合上KM3，这样电动机即与工频电源连接并开始工频运行。接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通，两者之间除了使用电气闭锁外，最好同时采用机械闭锁。这种切换应该是自动进行的。
（-END-）
选自《电气控制从理论到实践——变频器应用一点通》
机械工业出版社E视界官方图书商城已上线！
点击菜单“前言热点”→“图书商城”即可进入！
往期精彩