风机泵负载的变频器控制切换工频切换控制

风机泵负载的变频器控制切换工频切换控制

一、概述

通常在工业生产、加工制作业中，风机设备主要用在烘干系统、冷却系统、锅炉燃烧系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉内温度、压力、风速、风量、等指标进行控制和调节，以适应工艺生产要求和运行状况。而最常用的控制方法是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行状况的变化则使得能量以风门挡板的节流损失消耗掉了。

泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用范围，水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、提水泵站、热交换系统均使用轴流泵、离心泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用截止阀、回流阀、调整阀等节流设备进行水位、流量、压力等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封系能的破坏，还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动大流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命、而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。

近年来，由于对产品质量不断提高的要求及节能的迫切需要，加之采用变频调速器易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。变频器控制的优点是：（1）速度控制精确，调速平稳，工作效率高；（2）能实现软件启动，变频器频率实现连续变化；（3）如果电网瞬时电压降低、电网缺相、电机短路等，采用多种保护功能模块，实现具有良好的保护功能；（4）较少噪音（5）小体积，便于安装、调试、维修等操作。

二、风机泵类负载切换主电路

在大多数使用风机泵类负载的场合，都不允许风机泵停机。在配用了变频器以后，一旦变频器发生故障，应能自动切换至工频运行（即称为变频器旁路）。

变频器的旁路主电路如图1所示，K1和K2是交流接触器。变频器正常工作时K1闭合K2断开。为了保障在检修变频器时，人员和变频器的安全，在电源与变频器入口端加入一个接触器，此接触器与工频电路接触器必须进行机械和电气联锁。

图1 风机泵类负载变频与工频切换主电路

三、风机泵类负载切换控制电路

在风机泵类负载变频与工频切换的控制电路如图2所示，工作过程如下：

1.变频运行

将变频器开关旋至变频器位，接触器KM1得电，KM1主触点闭合，电动机接至变频器。

2.工频运行

将转换开关SA旋至工频运行位。按下启动按钮SB2继电器KA1得电，KA1的常开开关与SB2并联形成KA1自锁电路。KA1常开开关闭合后KM2接触器线圈得电，电动机工频启动并运行。

3.故障切换

负载可靠性要求高，且负载功率不大的情况下，若变频器出现故障，则可以手动切换到旁路，直接启动运行。变频器电路和工频电路各安装各安装一个接触器，工作时两个接触器联锁控制是为了防止两个电路同时工作。当变频器发生故障时，时间继电器KT得电，KT延时后闭合，接触器KM2主触点闭合，电机切换至工频运行，同时应起到报警电路蜂鸣器HA鸣叫、报警指示灯HL闪烁，实现声光报警。当操作人员得到报警信号后，应首先将转换开关SA切换至工频运行的位置，时间继电器KT断电，声光报警停止。

图2 风机泵类负载变频与工频切换控制电路

四、风机泵类负载变频切换工频工作时间设定

在K1断开到K2闭合应该有一定的延时时间。K2延时断开的原因是：电动机断电后，定子电流虽为零，但是磁链不能马上消失，因为在磁链减弱的过程中，转子绕组会感生电流阻碍磁链减小，需要经过3倍的转子时间常数后才能将为零。在消磁过程中，由于旋转磁场在存在，定子绕组还有感生电压。当定子的感生电压和电网电压电角度反相或者相差很多时合上开关K2，定子中要有很大的冲击电流产生。为避免这种情况产生需要Toff大于3倍的转子时间常数。

延时时间计算公式为：Toff3IN/2∏fNIOSN

IN：额定电流；

fN：额定频率；

IO：空载电流有效值。

由延时计算公式得出，切换时间和额定电流额定功率有关系，在日常安装和调试中总结出切换时间的经验数据如下表所示：表1 切换时间经验数据

五、变频与工频手动/自动状态转换

在进行自动控制风机、水泵的控制回路中，通常会在控制柜面板设置手动/自动转换开关。在自动状态时，能接受到例如楼宇自动化的控制信号实现自动控制。但是在变频控制电路中，不适合采用手动转换开关。因为在通用的变频器电路中，均有本地/远程控制的转换按键，用来实现手动/自动转换。否则，两组手动/自动转换开关，会导致控制复杂、混乱。

在变频器与工频切换电路中，最好把给变频器分配如变频柜，并配置安装好操作面板，以方便操作。变频柜在使用时要注意发热问题，一般配置散热风扇来解决发热，同时在散热风扇回路增加了保护熔断器，以避免因为风扇长时间工作产生故障而导致的变频器停止工作。

六、结束语

变频器作为新技术已经在各个领域使用，应用越来越广泛，目前，国外先进国家的变频器的应用技术更加在小型、可靠性、抗公害、多功能、高性能的方向有所突破，相信我国的变频器技术应用也会有更

大、更快的进步。

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