变频与工频的切换问题

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1、二十周年纪念文集专论变频与工频的切换问题（湖北宜昌市自动化研究所，湖北宜昌443000）张燕宾摘要：分析了低压变频调速系统中变频与工频切换过程中的暂态过程，根③KM3用于将工频电源直接接至电动机。据不同负载暂态过程的特点，提出了不同的切换要领，并介绍了以风机和此外，因为在工频运行时，变频器不可能对电动机的过供水水泵为代表的具体切换方法。载进行保护，所以，有必要接入热继电器KH，用于作为工频关键词：变频与工频切换；电磁过渡过程；自由制动过程；差频同相；频运行时的过载保护。率陷阱；切换时间(2)切换的动作顺序切换时，应先断开KM2，使电动机脱离变频器。经适当1变频与工频切换的主电路延时后合上KM3

2、，将电动机接至工频电源。1.1切换控制的提出用户在采用变频调速拖动系统由于在变频器的输出端是不允许有的用户在采用变频调速拖动系统时，时，常常提出变频器和工频电源进行与电源相接的，因此，接触器KM2和常常提出了变频器和工频电源进行切换的要切换的要求。在“变频运行”过程中，KM3绝对不允许同时接通，互相间必须求。主要有两种类型：一旦变频器因故障而跳闸时，必须能够自动地切换为“工频运行”方式，有非常可靠的互锁。所以，从KM2断开(1)故障切换同时进行声光报警。当电动机接至工到KM3闭合之间的延迟时间是必须的，部分生产机械在运行过程中，是不允许频电源时，必须避免产生过大的冲击通常称为“切换时间”，用ｔ

3、C表示。停机的。如纺织厂的排风机、锅炉的鼓风机电流，干扰电网。这是本文讨论的关当KM3闭合，电动机接至工频电和引风机等。针对这些机械的要求，在“变键问题。源时，必须避免产生过大的冲击电流，频运行”过程中，一旦变频器因故障而跳闸干扰电网。这是本文讨论的关键问题。时，必须能够自动地切换为“工频运行”方式，同时进行声光报警。2电动机切断电源后的过渡过程(2)多泵供水的切换2.1电磁过渡过程在多泵供水系统中，常采用由一台变频器控制多台水泵(1)定子绕组的自感电动势立即消失的方案。用水量较少时，由变频器控制“1号泵”进行恒压供KM2断开后，电动机定子绕组中的电流及其磁场将立即水；当用水量增大，变频器的运

4、行频率已经到达额定频率而水消失，其能量消耗在KM2断开瞬间触点间的电弧上。因此，压仍不足时，将“1号泵”切换为工频工作。同时变频器的输定子绕组的自感电动势将随着磁场的消失而消失。出频率迅速降为0Hz，并切换至“2号泵”，使“2号泵”变频(2)转子绕组中存在衰减的直流电流起动。由于电动机的转子绕组是自成回路的，所以，转子绕组1.2切换控制的主电路的自感电动势将阻止电流的消失。从而，转子绕组中的电流将(1)主电路的构成有一个逐渐衰减的过程，它不再交变，其初始值取决于接触器KM2断开瞬间的转子电流值。毋庸置疑，转子电流将产生一个逐渐衰减的直流磁场。(3)电动机处于同步发电机状态转子是直流磁场，定子是

5、三相绕组，这是同步发电机的基本组态。就是说，转子的直流磁场被定子绕组所切割，并在定子绕组中产生三相感应电动势。图１切换控制的主电路有必要指出，这和异步电动机的再生状态（异步发电机如图1所示，各接触器的功用是：状态）是不同的。异步发电机的定子绕组通常应和电源相接，①KM1用于将电源接至变频器的输入端；以产生励磁电流。而在KM2断开后，定子绕组是开路的。②KM2用于将变频器的输出端接至电动机；总之，异步电动机在切断电源后，存在着一个处于同步发电机状态的电磁过渡过程。收稿日期：2003－08－13(4)电动势的初始值作者简历：张燕宾（1937－），男，江苏海门人，曾任宜昌市自动化研究所高级工程师、自

6、动化研究所副所长、宜昌市科委驻深圳联络处主任、宜异步电动机在正常运行时，有两个基本情况：昌市自动化学会理事长、湖北省自动化学会常务理事，曾著《SPWM变频①根据电动势平衡方程，定子绕组反电动势的有效值调速应用技术》、《变频调速应用实践》、《变频器应用基础》。是和电源电压十分接近的；166与你在一起，走出自己的一片天⋯⋯二十周年纪念文集②根据磁动势平衡原理，转子电流的磁动势和定子电表１定子绕组电动势在不同时刻的计算数据流的磁动势也是十分接近的。计算时间（s）0.10.20.51.02.03.0因此，在KM2刚断开的瞬间，由于转子电流的磁动势和E/Ｅ0（％）84.654.943.418.93.57

7、0.07磁通必将维持原值。所以，定子绕组电动势的初始值Ｅ0也必2.2拖动系统的自由制动过程将和电源电压十分接近。(1)自由制动过程的转速表达式在电磁过渡过程中，定子绕组电动势的衰减方程如下：所谓自由制动过程，就是在没有任何制动措施的情况下，t断电后拖动系统转速的下降过程。自由制动过程中，转速的基-tE＝Ｅ·eE(1)本表达式是：0t式中，E为定子绕组电动势在ｔ秒时的有效值，V；-ｎ＝ｎ·etnP(