电动机变频器与电力拖动

李群安

摘 要：以实际技术应用案例出发，介绍电力变频器在重型电力机车拖动系统中的技术应用，并从电力变频器的相关技术基础应用以及基础知识入手。根据不同的起动参数、条件、调速速度范围、起动转矩等等并提出如何使用计算法并选用合适的电力变频器，以及有关变频器外围各元器件的主要功能与结构选用，以及在实际技术应用过程中的一些注意事项。

关键词：电力拖动;断路器;变频器

引言

在电力工业拖动控制系统电力工业拖动控制自动化节能控制系统领域中，作为电力传动源的异步调速高压电动机一直以来担负着重要节能控制器的角色，随着我国电力工业拖动控制系统自动化的不断创新，现代拖动节能环保控制调速传动系统技术广泛应用于各种新型电力工业调速拖动节能控制技术系统中，变频器和变电器自动调速异步传动节能控制系统技术为其行业带来了一场节能环保革命。变频器调速传动控制技术先进、设备功能齐全、宽广的异步调速传动控制功能范围及无级自动异步调速节能控制操作方式等各有特点。变频器调速传动控制技术被广泛应用认为已经发展是最有效的电力工业拖动节能环保控制技术方式之一，节能环保控制效果最高可以直接达到30%～70%。电力工业中使用变频节能环保变频器不仅安全还能充分达到电力工业节能科学中利用再生电能，节能降耗的主要应用目的，节能环保控制效果显著。

一、断路器（或快速熔断器）Q

断路器（或快速高压应急加热熔断器）主要用于安全插入接近隔离开关电源，接通和切断隔离负荷切断负载开关电源。并且它还可在用户需要日常保护维修时，用于安全接近隔离负载切断开关电源。此外还根据需要配备具有安全过负载切断电流和开关电源电压短路和过漏电电流保护等安全控制功能，保护整个快速变频器。

二、输入接觸器KM

输入接触器KM是一种应用于交流电源环境中的通断开关，在目前各种控制线路中应用最为广泛。它有两个基本功能：一方面，将驱动电源快速连接到输入变频器，当输入变频器因故障等原因自动挡道时，可以快速关闭输入线圈，保障安全。另一方面，主触点断电可使输入变频器快速断电。

三、交流电抗器AC

交流低压电抗器除了能有效改善电源功率稳定因素外，还能有效抑制交流电源侧面的浪波瞬涌驱动电流和控制电源额定电压不变或平衡对高压变频器的不良影响，并且还具有较好的抗干扰保护作用。控制交流低压电抗器容量可按以下两个主要依据进行选用。

（1）交流电抗器额定电流

交流输入电抗器件的额定电流数值应不得小于普通变频器交流输入电路额定电流的82%，即I AC ≥0.82I N式中：iac为额定端和交流驱动稳压电源和抗转换器件的输入额定电流，a;in为直流稳压变频器的额定端和交流稳压输入端和输出额定电流， A 。

（2）交流电抗器电感量

接入一个交流稳压电抗器后它在线路上一定时间会不断产生输出电压的下降，一般根据要求，交流稳压电抗器的输出电压下降范围应该在额定输出电压95%～98%以内，则称为δuac≤（2%～5%）U N， V; U N 为变频器没有输入输出侧额定交流电压，v。但在通信工程上常用的简便电压计算公式一般为：lac=21in式中：δuac为频器输入输出侧额定交流稳压电抗器。

四、变频器选用

当设备运行管理方式不同时，变频电动器额定容量的基本计算公式和容量选择用的方法不同。故在选用异步变频电动器额定容量时，变频电动器工作额定电流（in）大小是一个非常关键的考量。另外变频转换器电流容量表的选用原则应本着同步变频转换器中的额定电流不应大于异步电动机组按额定电流的选配原则来进行选配，即采用in≥imk1k2/k3式中：k1为最大余量负荷转矩系数;k2为最大余量负荷系数（k2=1.2）;k3为家用变频驱动器最大过载保护能力余量系数，来自不同生产厂家的不同品牌变频器，abb中各取系数k3=1.5，西门子则取k3=1.36。

五、输出滤波器ZF

滤波器的主要作用是自动削弱高压频率电容器或在主稳压电路中产生高频谐波电流。滤波器接线应尽可能靠近高压变频器的两个端子。实践表明，该滤波器的抗干扰和抑制效果较好。此外，变频器的两个输出端子不能直接连接或连接到高压断路器。因此，在连接输出端子和滤波器时，必须清楚区分“变频器端子”和“发动机端子”，不得有错误的连接。

（1）严格遵守用电接线保护规范（尤其要采取电线接地保护措施），采用带有金属槽或玻璃屏蔽槽的电缆，尽量多地缩短低压变频器与高压电动机之间的距离，一般长度应在25m以内，对超长的高压电机连接电缆也应加装高压输出滤波器等。

（2）应注意断路器的保护功能与变频器的过载能力之间的相互配合，一般一个变频器可以具有150%in，1min和抗过载的功能力。

（3）应根据负荷参数计算变频器的加速时间和减速时间来选择最短时间，以便在变频器启动时不发生过电流跳闸和减速变频器自动减速时不可能发生电流过电压自动跳闸的正常情况。

（4）在进行变频器的主要功能控制参数格式选择和电压预置时，应根据实际负荷轴向跳跃体系的共振频率，通过手动配置设定每个轴向体系轴向跳跃共振频率的振动起点和轴向跳跃共振宽度，避免振动干扰轴向系统发生共振现象。

结语

正确选择变频器以及外围器件对于传动控制系统能够运行是非常关键的。变频调速系统所具有的调速性能特点，是其它异步调速传动方法无法比拟的，是异步调速电动机最先具有发展是有前途的一种新型调速传动方法。因此使用变频器在中国工业高速电力机车拖动系统中的应用也会越来越广泛的

参考文献：

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