低壓變頻器的參數(shù)額定值和試驗(yàn)要求
全國電力電子學(xué)調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)半導(dǎo)體電力變流器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會是在國內(nèi)外電氣傳動調(diào)速產(chǎn)品迅速發(fā)展的形勢下,于2000年成立的,秘書處掛靠在天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所,負(fù)責(zé)國家電氣傳動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)工作的組織及歸口,涉及的產(chǎn)品主要是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)工業(yè)交直流電氣傳動設(shè)備。已制訂了6項(xiàng)電氣傳動調(diào)速系統(tǒng)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn): GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。
從完善產(chǎn)品全過程的質(zhì)量控制出發(fā),相應(yīng)的調(diào)速裝置試驗(yàn)方法、調(diào)速裝置環(huán)境條件規(guī)程、調(diào)速裝置技術(shù)條件、調(diào)速裝置驗(yàn)收規(guī)程、調(diào)速裝置安全規(guī)程等一些配套標(biāo)準(zhǔn)制定,將在2005-2007年期間逐步落實(shí)。
目前大家非常關(guān)注國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證(3C認(rèn)證),是以國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)則為技術(shù)依據(jù)的。國家公布的第一批實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄,包括19大類,132種產(chǎn)品。電氣傳動調(diào)速產(chǎn)品雖不在第一批目錄范圍之內(nèi),但為了加快標(biāo)準(zhǔn)的宣貫、實(shí)施工作和3C認(rèn)證的準(zhǔn)備工作,本標(biāo)準(zhǔn)介紹作為連載欄目的首篇,和大家進(jìn)行溝通。
1、GB/T12668.2標(biāo)準(zhǔn)適用范圍
《GB/T12668.2-2003調(diào)速電氣傳動系統(tǒng) 第2部分:一般要求 –低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定》適用于一般用途的交流調(diào)速傳動系統(tǒng)(見圖1),該系統(tǒng)由電力設(shè)備(包括變流器部分、交流電動機(jī)和其它設(shè)備,但不限于饋電部分)和控制設(shè)備(包括開關(guān)控制—如通/斷控制,電壓、頻率或電流控制,觸發(fā)系統(tǒng)、保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)控、通訊、測試、診斷、生產(chǎn)過程接口/端口等)組成的系統(tǒng)。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于牽引傳動和電動車輛傳動;適用于連接交流電源電壓1kV以下、 50Hz或60Hz,負(fù)載側(cè)頻率達(dá)600 Hz的電氣傳動系統(tǒng)。本標(biāo)準(zhǔn)給出了關(guān)于變頻器額定值、正常使用條件、過載情況、浪涌承受能力、穩(wěn)定性、保護(hù)、交流電源接地和試驗(yàn)等性能的要求。
本文就相關(guān)的低壓變頻器的參數(shù)額定值和試驗(yàn)要求作以介紹。
2、變頻器功能特性
變頻器應(yīng)具備一些所規(guī)定的特性,可包括(但不限于)下列所列之一項(xiàng)或多項(xiàng):
──定時加速;
──定時減速;
──點(diǎn)動;
──可調(diào)電流限幅;
──能耗制動;
──反向;
──再生(制動);
──電網(wǎng)濾波;
──輸入/輸出數(shù)據(jù)處理(模擬/數(shù)字);
──自動再啟動;
──(轉(zhuǎn)矩)提升;
──直流制動;
──預(yù)充電電路。
變頻器應(yīng)配備規(guī)定的故障指示,可由干式繼電器或固態(tài)繼電器提供的公共報(bào)警和/或跳閘信號兩部分組成。故障指示通常因一個或多個故障而動作,故障包括(但不限于)下列諸項(xiàng):
──外部故障;
──輸出功率部分故障;
──瞬時過電流;
──過熱(變流器);
──無冷卻空氣;
──電動機(jī)過載;
──輔助電源故障;
──電源過壓/欠壓;
——電源缺相;
──內(nèi)部控制系統(tǒng)故障;
──調(diào)節(jié)器/功率電路診斷。
變頻器應(yīng)具有“傳動投入”的狀態(tài)指示信號(無論是旋轉(zhuǎn)還是停止);還可具有“傳動就緒”的狀態(tài)指示信號。
3、變頻器使用條件
3.1 電氣使用條件
要考慮頻率變化、電壓變化、電壓不平衡、電源阻抗、電源諧波及一些異常條件等:如頻率為fLN±2%;額定輸入電壓的變化限值為 ±10%;電源電壓不平衡度不超過基波額定輸入電壓(ULN1) 3 %的情況下應(yīng)能夠運(yùn)行。
3.2 環(huán)境使用條件
主要包括使用氣候條件和機(jī)械安裝條件:如環(huán)境溫度+5 °C ~ +40°C;變頻器應(yīng)安裝于室內(nèi)堅(jiān)固的基座上,在其安裝區(qū)域內(nèi)或附加的機(jī)殼內(nèi)對通風(fēng)或冷卻系統(tǒng)不會造成嚴(yán)重的影響。異常的環(huán)境使用條件,如暴露在過量塵埃中、海拔 >1000 m等,要求專門選定的結(jié)構(gòu)或保護(hù)部件。
3.3 變頻器存放
如果運(yùn)輸包裝箱不適用于戶外或無防護(hù)存放,收到變頻器后,應(yīng)立即放置在能滿足儲存要求的場所。
變頻器存放應(yīng)避免雨、雪、凍雨、腐蝕性材料等,不應(yīng)存放在高于海平面3000m以上的場所,存放總時間不超過6個月的情況。
3.4 變頻器運(yùn)輸
變頻器應(yīng)能夠在供貨者的標(biāo)準(zhǔn)包裝箱中進(jìn)行運(yùn)輸,環(huán)境溫度:-25 °C ~ +70 °C。異常氣候條件,
如運(yùn)輸溫度低于-25°C的場合,應(yīng)采用加熱運(yùn)輸方式或其它方法。沖擊和振動環(huán)境不能超過規(guī)定的極限。
4、變頻器額定值
4.1 輸入額定值
──電壓;制造廠應(yīng)說明變頻器的輸入額定值,優(yōu)選值是:
a) 100,110,200,220,230,240,380,400,415,440,500,660,690V,用于50Hz;
b) 100,115,120,200,208,220,230,240,400,440,460,480,575,600V,用于60Hz。
──額定輸入電流IVN值;
──頻率;
──相數(shù);
──最小電源阻抗(或最大預(yù)期短路電流)和最大電源阻抗。
4.2輸出額定值
──最大額定輸出電壓;
──額定連續(xù)電流;
──過載能力(過載能力適用于額定的轉(zhuǎn)速范圍);
──頻率范圍;
──相數(shù);
──額定功率;
──輸出相序。
4.3 工作頻率范圍
制造廠應(yīng)采用下列參數(shù)給出變頻器能維持其規(guī)定的穩(wěn)態(tài)輸出電流時的工作頻率范圍:
fmin = 最小頻率;
f0 = 基本頻率;
fmax = 最大頻率。
4.4效率和損耗
制造廠應(yīng)給出額定負(fù)載和基本轉(zhuǎn)速下的損耗或效率。
5、 變頻器試驗(yàn)
5.1 試驗(yàn)類型
試驗(yàn)類型包括型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)、選擇(專門)試驗(yàn)、車間試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)、現(xiàn)場調(diào)試試驗(yàn)、目擊試驗(yàn)。
1) 型式試驗(yàn) 對按照某一設(shè)計(jì)制造的一個或數(shù)個部件進(jìn)行的試驗(yàn),用于說明該設(shè)計(jì)滿足特定的技術(shù)要求
2 ) 出廠試驗(yàn) 在制造期間或制造之后對各個部件進(jìn)行的試驗(yàn),用于確定其是否符合某一準(zhǔn)則。
3) 抽樣試驗(yàn) 在一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取的一些部件上進(jìn)行的試驗(yàn)。
4) 選擇(專門)試驗(yàn) 除型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)之外,按照制造廠之意,或經(jīng)過制造廠和用戶或其代理人協(xié)商而進(jìn)行的試驗(yàn)。
5) 車間試驗(yàn) 為了驗(yàn)證設(shè)計(jì),在制造廠的實(shí)驗(yàn)室里對部件或設(shè)備進(jìn)行的試驗(yàn)。
6) 驗(yàn)收試驗(yàn) 合同上規(guī)定的、用以向用戶證明該部件滿足其技術(shù)規(guī)格中某些條件的試驗(yàn)
7) 現(xiàn)場調(diào)試試驗(yàn) 在現(xiàn)場對部件或設(shè)備進(jìn)行的試驗(yàn),用于驗(yàn)證安裝和運(yùn)行的正確性
8) 目擊試驗(yàn) 在客戶、用戶或其代理人在場的情況下進(jìn)行的上述任何一種試驗(yàn)。
5.2變頻器標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)
變頻器標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目見下表:
──絕緣試驗(yàn)的目的在于檢查變頻器的絕緣狀況,為了防止不必要的破壞,在試驗(yàn)之前,可先用1000 V兆歐表測量受試部分的絕緣電阻。在環(huán)境溫度20士5°C和相對濕度為90%的情況下,其數(shù)值應(yīng)不小于1 MW,但所測絕緣電阻只作為耐壓試驗(yàn)的參考,不作考核。
──輕載和功能試驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證變頻器電氣線路的所有部分以及冷卻系統(tǒng)的連接是否正確,能否與主電路一起正常運(yùn)行,設(shè)備的靜態(tài)特性是否能滿足規(guī)定要求。本試驗(yàn)作為出廠試驗(yàn)時,變頻器僅在額定輸入電壓下運(yùn)行,而型式試驗(yàn)時,則應(yīng)在額定電壓的最大值和最小值下檢驗(yàn)設(shè)備的功能。
──額定電流試驗(yàn)是為了檢驗(yàn)變頻器能否在額定電流下滿意運(yùn)行。
──過電流能力試驗(yàn)是負(fù)載試驗(yàn)的一部分,是在額定運(yùn)行情況下,在規(guī)定的時間間隔施加規(guī)定的短時過電流值,變頻器均能正常工作。
──紋波電壓和電流的測量是在用戶或其代理人提出要求時才予以實(shí)施,并按GB/T 3859.2電氣試驗(yàn)方法和產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。
──功率損耗可以在測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算,或者直接測定。間接冷卻的變流器的功率損耗可以從測得的熱轉(zhuǎn)移媒質(zhì)所轉(zhuǎn)移的熱量(用量熱的方法)和估算通過變頻器機(jī)殼的熱流量來計(jì)算。
──溫升試驗(yàn)的目的在于測定變頻器在額定條件下運(yùn)行時,各部件的溫升是否超過規(guī)定的極限溫升。試驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的額定電流和工作制,以及在最不利的冷卻條件下進(jìn)行。
── 一般情況下,不需要測量功率因數(shù),當(dāng)要求測量時,應(yīng)測定總功率因數(shù)l。
──固有電壓調(diào)整率測量是在變頻器電壓等于額定值下,根據(jù)輕載試驗(yàn)、額定電流試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)計(jì)算(見GB/T 3859.2)。
──輔助部件的檢驗(yàn)主要在于對變頻器電氣元件、泵、風(fēng)機(jī)等輔助裝置的性能進(jìn)行檢驗(yàn)。但只要這些元件具備出廠合格證,可只檢驗(yàn)其在變頻器中的運(yùn)行機(jī)能,不必重復(fù)進(jìn)行出廠試驗(yàn)。
──控制設(shè)備的性能檢驗(yàn)最好采用類似額定功率的電動機(jī)對設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn),也可采用較低功率的電動機(jī)在反饋量適當(dāng)換算的情況下來進(jìn)行。
──保護(hù)器件的檢驗(yàn)主要包括各種過電流保護(hù)裝置的過流整定;快速熔斷器和快速開關(guān)的正確動作。各種過電壓保護(hù)設(shè)施的正確工作;裝置冷卻系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)施的正常動作;作為安全操作的接地裝置和開關(guān)的正確設(shè)置以及各種保護(hù)器件的互相協(xié)調(diào)。
──電磁抗擾性是通過試驗(yàn)驗(yàn)證變頻器各個子部件的性能,如電力電子電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路、控制電路及顯示和控制面板對電磁騷擾的抗擾度。電磁騷擾有低頻騷擾和高頻騷擾。低頻騷擾包括諧波和換相缺口/電壓畸變;電壓變化,波動,電壓跌落和短時中斷;電壓不平衡和頻率變化及電源的影響。高頻騷擾包括對公共環(huán)境、工業(yè)環(huán)境及對電磁場的抗擾度。
──電磁發(fā)射應(yīng)盡可能地與其實(shí)際的工作環(huán)境條件相適應(yīng)。為了確?;镜谋Wo(hù)要求,分別規(guī)定了對公共環(huán)境、工業(yè)環(huán)境的低頻基本發(fā)射限值和高頻基本發(fā)射限值。
──音頻噪聲試驗(yàn)在周圍2 m內(nèi)沒有聲音反射面的場所進(jìn)行。測試時應(yīng)盡可量避免周轉(zhuǎn)環(huán)境噪聲對測量結(jié)果的干擾。
──附加試驗(yàn)是上述試驗(yàn)項(xiàng)目未包括的其他性能有要求,應(yīng)在定貨時提出,并取得協(xié)議。
5.3變頻器相關(guān)試驗(yàn)
1) 穩(wěn)態(tài)性能
應(yīng)試驗(yàn)變頻器傳動變量,如輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等的穩(wěn)態(tài)性能 。用選取的偏差帶(穩(wěn)態(tài))來說明反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。應(yīng)滿足規(guī)定的工作和使用偏差帶的變量范圍。
2) 動態(tài)試驗(yàn)
── 電流限值和電流環(huán)
這些試驗(yàn)用來表征變頻器的動態(tài)性能,與被傳動設(shè)備無關(guān)。
可以試驗(yàn)如下三項(xiàng),應(yīng)在接近0、50%基本轉(zhuǎn)速、100%基本轉(zhuǎn)速和弱磁最大轉(zhuǎn)速(NM)下進(jìn)行。
a) 電流限值
增大負(fù)載,就要使變頻器達(dá)到其預(yù)設(shè)的電流限值點(diǎn)。(另一種方法是:增大轉(zhuǎn)速階躍量至足夠大的轉(zhuǎn)動慣量,產(chǎn)生一個瞬態(tài)負(fù)載,使變頻器達(dá)到設(shè)定的電流限值點(diǎn))。這時就可對電流上升時間、超調(diào)量和持續(xù)時間以及阻尼特性進(jìn)行分析。
b) 電流環(huán)帶寬通過對電流設(shè)定和電流測量(反饋)之間響應(yīng)的諧波分析,可以確定電流環(huán)的帶寬。必須檢查幅值和位移。該試驗(yàn)應(yīng)在線性或準(zhǔn)線性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。
c) 對電流設(shè)定的階躍響應(yīng)
──轉(zhuǎn)速環(huán)
提供并正確選擇轉(zhuǎn)速給定的階躍以適應(yīng)下列試驗(yàn)。該測試可在空載或輕載條件下進(jìn)行。
a)達(dá)到電流限值并進(jìn)行檢查;
b)在未達(dá)到任何限值情況下,測量傳動輸出轉(zhuǎn)速響應(yīng)(通常在50%基本轉(zhuǎn)速、100%基本轉(zhuǎn)速和弱磁最大轉(zhuǎn)速NM下進(jìn)行)。
──轉(zhuǎn)矩脈動
若軸上耦合有相當(dāng)靈敏的轉(zhuǎn)速測量器件,通過在空載條件下轉(zhuǎn)速的變化,可測量出氣隙轉(zhuǎn)矩脈動的相關(guān)等級。
──自動再啟動
若設(shè)有自動再啟動功能,則應(yīng)在規(guī)定的斷電期間對其進(jìn)行檢驗(yàn)。這種功能應(yīng)與緊急停車相協(xié)調(diào),若需要可停止。
3) 能耗制動和能耗減速
能耗制動和能耗減速是兩個操作功能,其特性應(yīng)由用戶和制造廠/供貨者來商定。其它性能要求由買方或制造廠和買方一起確定,
6、 產(chǎn)品信息
6.1 標(biāo)志
在變頻器的銘牌上應(yīng)標(biāo)出下列各項(xiàng):
a) 制造廠名稱
b) 變頻器型號、系列號、制造年份
c) 輸入額定值
d) 輸出額定值
6.2 要提供的項(xiàng)目
隨設(shè)備應(yīng)提供如下信息:
──規(guī)定由用戶調(diào)整的校準(zhǔn)元件、器件和部件所需的信息;
──適當(dāng)選擇輸入和輸出保護(hù)和接地所需的信息;
──使用說明書,包括操作設(shè)備所需要的所有信息;
──GB 12668.3所規(guī)定的EMC信息;
──安全性警告;
──輸出相序。
應(yīng)提供或使用戶有可能得到如下信息
──維護(hù)和使用說明書,包括故障元器件或電子組件查找和更換的信息;語言應(yīng)使用原產(chǎn)國的語言,或使用由制造廠和客戶商定的語言;
──能耗制動減速和能耗制動停車電路的能量吸收額定值。
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