变频器转矩提升和启动频率参数的设定

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在一次负载为进料泵电机的变频器带负荷试车过程中，变频器在起动过程中发生了过电流跳闸，笔者对此原因进行了分析，认为进料泵出料侧装有单向逆止阀、扬程高、料浆粘度大，造成了进料泵电机起动阻力较大，于是选择了转矩提升的方法，按泵类负载二次方转矩提升曲线设置了参数，解决了变频器起动时过电流跳闸的问题。可是后来笔者又发现变频器并不是运行在最佳状态，它在低频段运行时相对电流较大，电机温升较高。通过认真分析，认清了这个问题的真正本质，改用设定起动频率参数的方法，解决了变频器所需起动转矩的问题，即按进料泵的实际运行状况选用了较低的理想的转矩提升曲线，这样将变频器所需的起动转矩和实际工作中所需的运行状态曲线分别进行相应处理，两者相互间不再有任何牵连。合理的参数设置使变频器运行在最佳状态，获得满意的效果。从以上问题的处理过程来看，笔者认为有必要将变频的转矩提升和起动频率两个参数进行认真的分析和比较，这对同行在变频器调试过程中对此类问题的处理和认识是有帮助的。
1、变频器转矩提升功能
(1) 设置转矩提升功能的原因
普通电动机采用的冷轧硅钢片铁芯,其导磁系数不是很高而且不是常数,正常情况下铁芯工作在其磁化曲线的附点以上至膝点附近的一段区域内,在这段区域内导磁系数最高,在工频电源下能满足电机的正常运行要求.采用变频器供电时可以在低频段运行,在低频段虽然电机所承受的最高电压同高频段一样,但电机电流却是很小(有时比电机在工频下的空载电流还要低),使得这种冷轧硅钢片铁芯工作在了磁化曲线的附点附近及以下，在这一段区域内铁芯的导磁系数相对较小。电机绕组中电流产生的磁通在定子铁芯和转子铁芯中闭合的数量会相对减少，表现为对铁芯的磁化力不足,导致电机的电磁转矩严重下降,实际运行时将可能因电磁转矩不够或负载转矩相对较大而无法起动和在无法在低频段运行。因此各种各样的变频器中均设置有相应的转矩提升功能，为不同的负载提供了不同的转矩特性曲线，在不同的转矩提升曲线中为低频段设定了不同的转矩提升量，如富士5000g11s/p11s系列变频器就提供了38条不同状态下的转矩提升曲线。在变频器调试时选择不同的转矩提升曲线可以实现对不同负载在低频段的补偿。
(2) 转矩提升曲线的选择
变频转矩提升曲线在调试时应按电机运行状态下的负载特性曲线进行选择,泵类、恒功率、恒转矩负载应在各自相应的转矩提升曲线中选择。一般普通电机低频特性不好,如果工艺流程不需要在较低频状态下运行,应按工艺流程要求设置最低运行频率,避免电机在较低频状态下运行,如果工艺流程需要电机在较低频段运行,则应根据电机的 实际负载特性认真选择合适的转矩提升曲线。而是否选择了合适的转矩提升曲线，可以通过在调试中测量其电压、电流、频率、功率因数等参数来确定，在调试中应 在整个调速范围内测定初步选定的的几条相近的转矩提升曲线下的各参数数值，首先看是否有超差，然后对比确定较理想的数值。对转矩提升曲线下的于某一频率运 行点来说，电压不足(欠补偿)或电压提升过高(过补偿)都会使电流增大，要选择合适的转矩提升曲线，必须通过反复比较分析各种测定数据,才能找出真正符合 工艺要求、使变频器驱动的电机能安全运行、功率因数又相对较高的转矩提升曲线。
2、变频器起动频率
起动频率的参数设置是为确保由变频器驱动的电机在起动时有足够的起动转矩,避免电机无法起动或在起动过程中过流跳闸。在一般情况下，起动频率要根据变频器所驱动负载的特性及大小进行设置，在变频器过载能力允许的范围内既要避开低频欠激磁区域，保证足够的起动转矩，又不能将起动频率设置太高，在电机起动时造成较大的电流冲击甚至过流跳闸。既要符合工艺要求，又要充分发挥变频器的潜力。在设置起动频率时要相应设置起动频率的保持时间，使电动机起动时的转速能够在起动频率的保持时间内达到一定的数值后再开始随变频器输出频率的增加而加速，这样可以避免电机因加速过快而跳闸。在一般情况下只要能合理设置起动频率和起动频率保持时间这两个参数即可满足电机的起动要求。
在实际调试过程中,常常有这样的情况,在电机起动困难或电机在起动过程中过流跳闸时,采取的措施是重新设置在低频段有更大转矩提升的转矩提升曲线，甚至是将变频器的允许过载能力调大，来解决电机起动中存在的问题。这样电机虽然能比较好的起动，但所选择的转矩提升曲线不能工作在相对最佳的状态，可能使电机运行在过激磁状态，从而使电机发热、无功损耗增加，功率因数降低;而调大变频器所允许的过载能力，则可能使变频器或电机失去应有的保护。起动过程中存在的难起动或过流跳闸的问题应采用合理设置起动频率参数来解决，而正常运行中存在的过流或不正常发热的问题，可以通过合理设置起动频率参数来解决，这一点在变频器的调试中应区分清楚，对变频器的正常运行是很重要的。
3、结束语
对于起动转矩大的变频调速系统来说，应首先考虑设置合适的起动频率参数，然后再根据负载实际情况设置合理的转矩提升曲线，这样的设置能更好地使变频器运行在较优化的状态，对变频器的运行及节能均有好处。