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图解变频器原理和故障

 明哲工作室 2020-02-29

一、变频器原理

变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的一种电力控制设备,变频器和电机工作如图1。

图1 变频器原理

变频器电路结构主要由整流部分、直流部分、逆变部分和控制电路组成,图2,三相电源在全波整流器整流后变成直流电,在直流回路的电容器能够降低电压波动,且在短时间的电源断路情况下能够继续提供能量。直流电压运用脉宽调制技术被转换为交流。通过改变IGBT 的开关时间,能够得到理想的电流。

图2 变频器电路图

二、变频调速的节能原理

风机、水泵等设备采用阀门开度来调节给风量和给水量,会导致大量能耗消耗在挡板、阀门地截流过程中,最有效的节能措施就是采用变频调器来调节流量,由于风机、水泵类负载,轴功率与转速成立方关系,所以当风机、水泵转速下降时,消耗的功率也大大下降。水泵的流量、扬程、轴功率和转速间的关系如下: 

式中,n1,n2:电机转速;G1,G2:水流量;H1,H2:水泵扬程;N1,N2:水泵轴功率;

三、变频器故障案例

【故障现象】

某数据中心一台冷却塔变频器频繁发生过流保护,表现为运行一段时间后,变频器就出现过流告警。

【问题分析】

对冷却塔停电,测试电机绕组阻值正常,对地绝缘正常,变频器检测正常,变频器复位后开启正常,冷却塔风机电流正常,但运行2小时后,变频器再次显示过流保护,图3。

图3 变频器频繁过流告警

【问题再分析】

怀疑变频器故障,将两台变频器互换,换到该台冷却塔的变频器也显示过流告警。重点怀疑电缆问题,用摇表测试,电缆绝缘阻值正常。最后顺着电缆彻底检查一遍,才发现冷却塔电机接头下部转弯处电缆有破损。由此故障原因才真相大白,测试时,电缆是干燥的,所以电缆三相阻值和对地绝缘正常,当冷却塔工作时,电缆开始潮湿,发生了局部短路或者对地现象,导致变频器过流故障。

【问题解决】

对破损电缆重新进行绝缘处理,恢复风机运行后,变频器不再故障告警,故障解决。

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