变频器散热

关键词：

变频器散热（精选四篇）

变频器散热 篇1

本文对冷板的散热性进行了重点分析, 应用了必要的热分析软件工具, 采用数值模拟的方法对能够影响水冷板散热器的相关性能的因素进行了深入的研究, 分析了几种处在不同的条件下冷板散热性能的优劣, 并且也注意到了水冷散热的过程中会出现冷板结露的情况, 并对其进行了简单的分析, 总结出可以通过控制冷板的一定的温度, 对冷板结露进行阻止。该设计还精确的计算出水冷系统的压力损失, 将此作为选择合适的水泵的理论根据, 为项目的散热设计提供可靠的依据。

1 关于变频器散热方式的介绍

变频器的散热方式跟元器件的功率大小有关, 早期大都是采用大功率的元器件进行散热, 其主要操作方法是将大功率的元器件直接安装在散热器上, 依靠自然的冷却而达到降温的目的, 这种被称为空气自然对流冷却法。这种方法的特点是结构简单、成本低, 但是散热的效果比较差, 而且非常容易受到周围的一些环境因素变化的影响, 通过自然冷却散热的最大面积受限, 只能达到0.039W/平方厘米—0.078W/平方厘米[1]。

随着电子元器件功率的继续加大, 还会采用强迫风冷进行散热, 强迫风冷散热是一种非常好的散热方式, 它的特点是结构简单、散热效果较好。其原理是元器件之间有较大的空间, 有利于空气的流动或者直接安装散热器, 这样就可以迫使空气流过发热的元器件或者是散热器来散热, 通过不断增大冷却的风量或散热的面积来达到提升散热的效果。

但是, 随着热源热流密度的不断提高, 具有更大能力和最好效果的水冷散热装置被更加广泛的运用, 水冷散热比以上两种散热的方法更具有优势:一是水强制对流的换热系数比空气对流换热系数要高出很多倍, 可以高达10倍[2]。这些对比可以参见表1。二是因为水的比热容是空的4000多倍, 所以, 在进行热量交换的过程中水的温度上升很慢, 进而维持冷板在比较低温的情况下运行, 形成与热源的比较大的反差, 非常有利于进行散热。而要完成相同的散热量, 水冷于风冷进行比较, 还具有所需要散热的面积和流道截面小的优点, 因而可以更大的减少冷板的散热器的体积, 而水冷散热比风冷散热还有噪音小、污染小的特点。

2 水冷系统的介绍

水冷散热是通过水带动变频器工作时而产生的热量, 与风冷依赖于散热器的设计和风道的机箱设计有很大的区别, 水冷系统是在一个相对密闭的环境下可以更高效的运用水的比热容, 而且发挥水流动大的特点, 将系统元器件热量迅速的带走。从而达到更佳的散热效果。水冷散热法不仅可以弱化机箱风道的作用, 而且有兼顾了静音和效能这两个比较难融合的难题。与传统的风冷变频器相比, 水冷的变频器的面积更小, 但是冷却的效率更高、机器工作的噪音更低。目前, 在国外关于水冷变频器已经有了非常成熟的产品, 如日本生产的大容量水冷式高压变频器, 还有芬兰的VACONXP系列水冷变频器。

3 国内外冷板现状对照

冷板属于一种单流体热交换器, 常安装于电子设备的底座, 主要的功能是通过空气、水或者其他的冷却媒体在通道中形成强大的对流, 带走电子设备和电子元器件的热量。相对风冷散热器而言, 冷板具有体积小、重量轻, 散热力强的特点。而针对水冷冷板的设计主要体现在优化冷板尺寸, 改变内部流道, 从而提高整体的散热能力。对此, 国内外学者都有很深入的研究。

4 降低变频器的损耗

变频器是煤矿作业中非常重要的电器, 关键是解决散热问题。煤矿一直采用传统的变频器风冷散热方式, 这种方式散热器体积大、效率低。因此为了改善传统变频器的这些弱点, 通过对运用变频器的环境和结构要求的分析, 把660V/75KW功率的变频器作为研究主体, 对变频器水冷散热进行新的设计。随着电气化的发展, 变频器在各个行业被广泛的应用, 对于煤炭开采, 变频器更是非常重要的工具, 而变频器在使用过程中最常见的问题就是发热, 而一旦发热将会加大机器的损耗, 严重影响机器工作的效率, 甚至还容易发生意外, 因此, 有效的解决变频器散热的问题成为一个当务之急。

5 关于冷板结露的解决方法

使用水冷散热是存在着冷板结露的现象的, 而如果不能够解决冷板结露的问题, 那势必会造成短路, 甚至导致变频器无法正常运行。因此, 将变频器设计成防爆外壳, 将冷板安装在防爆外壳腔体内, 变频器运行以后, 腔体内的温度就会自然升高, 如果腔体内的平均温度是40度, 而变频器的外界环境的湿度是80%, 那只要冷板的温度不低于37度, 就不会出现结露现象。

6 结论

本文通过对风冷变频器和水冷变频器的各种性能的比较, 通过对目前国内外对水冷变频器现状的研究, 找到了更好的解决冷板结露的问题, 从而可以设计出具有更先进水平和更好性能的水冷变频器, 而且, 通过数据模型证明这种水循环冷却一体变频器具有更好的散热性能, 本文最后通过试验和仿真结果的相互对比, 验证了该项目中对冷板和整机散热的数值模拟的结果是非常可靠的, 按照该理论设计的水冷散热系统完全可以满足变频器功率元器件的散热, 达到预期的效果, 也达到了项目最终的要求。可以更加广泛的应用在煤矿的开采中。

摘要：本文主要进行了如下几个方面的研究:针对变频器的最主要功率元器件的热能损耗的原因进行彻底的分析, 通过计算的方法和仿真的方式得出变频器的主要功率元器件的热能损耗值。并且用数据分析的方法分析IGBT模块传热过程, 建立一个热传导的可操作的热阻数学模型, 以便分析出在应用冷板散热过程中需要重点考虑的相关问题, 进而达到设计出的水冷系统对IGBT和整流桥进行散热的目的。

关键词：变频器,散热,设计,煤矿,热损耗,冷板

参考文献

[1]向晓玲, 商胜, 贺继军.水冷变频系统在MMD破碎站上的应用[J].露天采矿技术, 2015 (06) :61-63.

散热器・什么是散热方式 篇2

散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中，散热就是热量传递，而热量的传递方式主要有三种：热传导，热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式。比如，CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式，在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量，日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的，在日常的热量传递中，这三种散热方式都是同时发生，共同起作用的。

实际上，任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重点不同罢了。比如普通的CPU风冷散热器，CPU散热片与CPU表面直接接触，CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片;散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走，直到机箱外;同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。

散热器的散热效率散热器材料的热传导率，散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等等参数有关。

依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热，前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式，可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。

风冷散热是最常见的，而且非常简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装简单等优点，但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。

热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的.蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。

液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。但热管和液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。

变频器散热 篇3

关键词：防爆变频器,散热分析,损耗分析,温升分析,热管散热

0 引言

电力电子器件的散热问题一直是影响其可靠性的重要因素,对于井下大功率防爆变频器[1,2]来说,这种影响尤为明显。由于大功率防爆变频器工作环境特殊,其腔体要保持密闭,产生的热量不易排出,一旦温度超出其安全工作范围就会损坏器件甚至引起重大事故,所以必须对防爆变频器进行有效的散热处理。本文在分析常见散热方式的基础上,选择了适用于大功率三电平防爆变频器的散热方式,并通过分析得出了变频器功率器件的损耗和温升计算公式。

1 常见的电力电子器件散热方式

(1) 空气自然散热

空气自然散热是指局部发热元器件在不使用任何外部辅助能量的情况下,向其周围环境扩散热量以控制温度。该过程通常包括对流、传导和辐射等传热方式,以自然对流为主。对于发热热流密度低、对温度控制要求不高的低功耗器件或者密封的、不宜采用其他冷却手段的器件,宜采用空气自然散热方式。

(2) 强制风冷散热

当采用空气自然散热方式无法控制器件温升时,必须借助外界动力来提高散热效果,较常见的是强制风冷散热方式。该方式主要是借助风扇转动来增强器件周边空气的流动,从而将器件散发的热量传到周围环境。该方式结构比较简单,价格低廉,技术成熟,工作安全可靠,是目前常用的散热方式。其缺点是不能将发热器件的温度降至室温以下、风扇转动时会产生较大噪音、风扇有寿命限制等。

(3) 水冷散热

随着电力电子器件热流密度的不断增大,强制风冷散热方式已不能满足冷却要求,冷却能力更强的水冷散热应运而生。根据相关资料,气体强制对流换热系数约为20～100 W/(m2·°C),而水强制对流换热系数高达15 000 W/(m2·°C)。目前常用的水冷散热方式采用密封式循环装置,主要由循环泵、纯水冷却器、纯水补水罐、离子交换器、仪表与检测元件、外部配管、各种阀门等组成。该装置效率高,无风扇,无振动,噪声低,缺点是水在密闭状态下易变质、结垢,使用时需杜绝漏水、断水现象,且价格比较昂贵。

(4) 热管散热

热管散热原理如图1所示。热管散热器通过全封闭真空管内液体的蒸发与凝结来传递热量[3],利用毛吸作用等原理进行制冷,具有极高的导热性和良好的等温性,可远距离传热,温度可控制。将热管

散热器的基板与晶闸管、IGBT、IGCT等电力电子器件的管芯紧密接触,可直接将管芯的热量快速导出。

分析可知,空气自然散热和强制风冷散热方式结构简单,但散热效果差,无法满足功率器件密封的防爆变频器的散热要求;水冷散热方式需要水循环系统和散热器,体积大,安装和维护不方便,不宜应用于工况条件恶劣的煤矿井下;采用热管结合强制冷风的散热方式可有效将功率元件在密封壳体内积聚的热量传导到壳体外并通过散热片快速散发,维护量小,安全可靠,因此本文采用该散热方式对大功率防爆变频器进行散热。

2 大功率防爆变频器损耗及温升分析

2.1 变频器主电路

井下大功率防爆变频器一般要求在高电压下工作,采用二极管钳位式三电平拓扑结构,其主电路如图2所示。

2.2 损耗分析

计算功率器件损耗时,可通过开关过程建立精确的开关损耗模型,但需要对各个开关过程进行复杂的数学建模,计算量非常大[4,5],因此通常根据功率器件在典型结温25 ℃和125 ℃下的一些重要参数建立其损耗模型。

IGBT损耗由通态损耗和开关损耗组成,即

${\rm P}{}_{\text{Τ}}={\rm P}{}_{\text{c}\text{o}\text{n},\text{Τ}}+{\rm P}{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}}(1)$

由于存在初始饱和压降和通态电阻,功率器件在导通过程中会产生通态损耗,同时初始饱和压降和通态电阻的大小随温度近似线性变化,所以功率器件的初始饱和压降、通态电阻和通态损耗可分别表示为

$\begin{array}{l}v{}_{0,\text{Τ}}=v{}_{0,\text{Τ}\_25°\text{C}}+{\rm K}{}_{\text{v}0,\text{Τ}}({\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{Τ}}-25)(2)\\ r{}_{\text{Τ}}=r{}_{\text{Τ}\_25°\text{C}}+{\rm K}{}_{\text{r},\text{Τ}}({\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{Τ}}-25)(3)\end{array}{\rm P}{}_{\text{c}\text{o}\text{n},\text{Τ}}=v{}_{0,\text{Τ}}{\rm I}+r{}_{\text{Τ}}{\rm I}{}^2(4)$

式中:v0,T_25°C、rT_25°C分别为IGBT在25℃结温下的初始饱和压降和通态电阻;Kv0,T、Kr,T分别为IGBT初始饱和压降和通态电阻的温度修正系数;Tvj,T为IGBT的结温;I为流过IGBT的瞬时电流值。

IGBT在开通和关断过程中都会产生开关损耗,在特定测试条件下,功率器件开通和关断时的能量损耗可通过间接将电压和电流相乘再对时间积分得到。IGBT数据手册中一般会给出结温125 ℃时测试电压条件下开关能量损耗随负载电流变化的曲线。在器件承受不同电压和结温时,能量损耗可通过器件实际承受电压和测试电压比值的幂函数以及实际结温和测试结温比值的幂函数进行修正。IGBT的开关能量损耗可表示为

$\begin{array}{l}E{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}}({\rm I})=E{}_{\text{o}\text{n},\text{Τ}}({\rm I})+E{}_{\text{o}\text{f}\text{f},\text{Τ}}({\rm I})=(A{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}}{\rm I}{}^2+\\ B{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}}{\rm I}+C{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}})\left(\frac{U{}_{\text{c}\text{e}}}{U{}_{\text{b}\text{a}\text{s}\text{e}}}\right){}^{D{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}}}\left(\frac{{\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{Τ}}}{{\rm T}{}_{\text{b}\text{a}\text{s}\text{e}}}\right){}^{{\rm K}{}_{\text{s}\text{w},\text{Τ}}}(5)\end{array}$

式中:Asw,T、Bsw,T、Csw,T为测试条件下开关能量损耗随电流变化的二次拟合曲线系数;Dsw,T为测试电压Ubase的修正系数;Ksw,T为测试结温(一般为125 ℃)的修正系数;Uce为器件实际承受电压。

与IGBT类似,二极管的损耗由通态损耗和开关损耗组成,即

${\rm P}{}_{\text{D}}={\rm P}{}_{\text{c}\text{o}\text{n},\text{D}}+{\rm P}{}_{\text{s}\text{w},\text{D}}(6)$

二极管的初始饱和压降、通态电阻和通态损耗可分别表示为

$\begin{array}{l}v{}_{0,\text{D}}=v{}_{0,\text{D}\_25°\text{C}}+{\rm K}{}_{\text{v}0,\text{D}}({\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{D}}-25)(7)\\ r{}_{\text{D}}=r{}_{\text{D}\_25°\text{C}}+{\rm K}{}_{\text{r},\text{D}}({\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{D}}-25)(8)\\ {\rm P}{}_{\text{c}\text{o}\text{n},\text{D}}=v{}_{0,\text{D}}{\rm I}+r{}_{\text{D}}{\rm I}{}^2(9)\end{array}$

式中:v0,D_25°C、rD_25°C分别为二极管在25 ℃结温下的初始饱和压降和通态电阻;Kv0,D、Kr,D分别为二极管初始饱和压降和通态电阻的温度修正系数;Tvj,D为二极管的结温;I为流过二极管的瞬时电流值。

对于快速恢复二极管,其开通损耗非常小,相对于快速恢复损耗可忽略不计,因此开关损耗只有快速恢复损耗,即

$\begin{array}{l}E{}_{\text{r}\text{e}\text{c},\text{D}}({\rm I})=(A{}_{\text{r}\text{e}\text{c},\text{D}}{\rm I}{}^2+B{}_{\text{r}\text{e}\text{c},\text{D}}{\rm I}+C{}_{\text{r}\text{e}\text{c},\text{D}})\cdot \\ \left(\frac{U{}_{\text{c}\text{e}}}{U{}_{\text{b}\text{a}\text{s}\text{e}}}\right){}^{D{}_{\text{r}\text{e}\text{c},\text{D}}}\left(\frac{{\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{D}}}{{\rm T}{}_{\text{b}\text{a}\text{s}\text{e}}}\right){}^{{\rm K}{}_{\text{r}\text{e}\text{c},\text{D}}}(10)\end{array}$

式中:Arec,D、Brec,D、Crec,D为测试条件下快速恢复二极管能量损耗随电流变化的二次拟合曲线系数;Drec,D为测试电压Ubase的修正系数;Krec,D为测试结温Tbase的修正系数;Uce为器件实际承受的电压。

2.3 温升分析

电力电子器件的温升需要借助热阻[6]的概念及热阻等效电路来分析。热阻描述的是特定热回路中传递热能的能力,一般定义为参考部件上温度的增量ΔT和热流P的比率,即

$R{}_{\text{t}\text{h}}=\frac{\text{Δ}{\rm T}}{{\rm P}}=\frac{\text{Δ}{\rm T}}{Q/\text{Δ}t}(11)$

式中:Q表示热量;ΔT表示时间的变化。

大功率防爆变频器中的IGBT和反并联快速恢复二极管一般是集成封装的IGBT模块,其总损耗为

Pmod=PVT+PVD=Pcon,T+Psw,T+Pcon,D+Psw,D (12)

对IGBT模块建立热阻等效电路,如图3所示。Rthjc,VT和Rthjc,VD分别为IGBT和二极管芯片到基板的热阻;Rthch和Rthha分别为基板到散热器和散热器到环境的热阻;Rthca为基板到环境的热阻,其热阻值远小于Rthch、Rthha之和,可忽略不计;Tvj,VT、Tvj,VD分别为IGBT和二极管的结温;Tc、Th分别为基板和散热器的温度;Ta为环境温度。

根据图3可得出各处的结温或温度:

$\{\begin{array}{l}{\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{V}\text{Τ}}={\rm P}{}_{\text{V}\text{Τ}}R{}_{\text{t}\text{h}\text{j}\text{c},\text{V}\text{Τ}}+{\rm T}{}_{\text{c}}\\ {\rm T}{}_{\text{v}\text{j},\text{V}\text{D}}={\rm P}{}_{\text{V}\text{D}}R{}_{\text{t}\text{h}\text{j}\text{c},\text{V}\text{D}}+{\rm T}{}_{\text{c}}\\ {\rm T}{}_{\text{c}}={\rm P}{}_{\text{m}\text{o}\text{d}}R{}_{\text{t}\text{h}\text{c}\text{h}}+{\rm T}{}_{\text{h}}\\ {\rm T}{}_{\text{h}}={\rm P}{}_{\text{m}\text{o}\text{d}}R{}_{\text{t}\text{h}\text{h}\text{a}}+{\rm T}{}_{\text{a}}\end{array}(13)$

一般可从IGBT模块手册中查到Rthch,VT和Rthch,VD,由基板到散热器的热阻为两者的并联值,即

$R{}_{\text{t}\text{h}\text{c}\text{h}}=\frac{R{}_{\text{t}\text{h}\text{c}\text{h},\text{V}\text{Τ}}R{}_{\text{t}\text{h}\text{c}\text{h},\text{V}\text{D}}}{R{}_{\text{t}\text{h}\text{c}\text{h},\text{V}\text{Τ}}+R{}_{\text{t}\text{h}\text{c}\text{h},\text{V}\text{D}}}(14)$

为了获得准确的功率器件损耗,可将结温计算结果返回至损耗计算模块,经多次迭代计算直至结温达到平衡,如图4所示。

在实验室环境下对采用热管散热方式的某大功率三电平防爆变频器温度进行测量,以验证提出的防爆变频器温升计算公式的准确性。变频器中IGBT型号为FF1400R17IP4,环境温度为25 ℃。直流母线电压为1 800 V,线电压有效值为1 140 V,相电流有效值为450 A,输出频率为50 Hz,开关频率为2 000 Hz,持续时间为4 h。在该条件下测得的IGBT温度为58.5 ℃。根据FF1400R17IP4型IGBT手册知 v0,T_25°C=1.5 V,rT_25°C=0.000 06 Ω,Asw,T=0.000 445 mJ/A,Bsw,T=1.95 mJ,Csw,T=745 mJ,Dsw,T=1.32,Ksw,T=0.21,Rthjc,VD=0.008 5 °C/W,Rthjc,VT=0.017 °C/W,Rthch=0.018 °C/W。将上述参数代入式(13)可得IGBT温度为52.8 ℃,计算误差为9.74%,在工程允许范围(<10%)内。

4 结语

采用大功率三电平防爆变频器功率器件损耗和温升计算方法对采用热管散热的大功率防爆变频器进行散热分析,所得结果存在一定误差,但在可接受的范围内,证明了该方法具有一定的准确性。下一步将采用ANSYS有限元分析软件[7]模拟散热器的散热状况,以进一步验证所选散热方案的有效性。

参考文献

[1]刘一兵.功率器件散热技术的研究[J].湖南工业大学学报,2007,21(4):77-78.

[2]张雪粉,陈旭.功率电子散热技术[J].电子与封装,2007,7(6):35-40.

[3]庄骏,张红.热管技术及其工程应用[M].北京:化学工业出版社,2000.

[4]王群京,陈权,姜卫东,等.中点钳位型三电平逆变器通态损耗分析[J].电工技术学报,2007,22(3):66-71.

[5]陈权,王群京,姜卫东,等.二极管钳位型三电平变换器开关损耗分析[J].电工技术学报,2008,23(2):68-75.

[6]杨世铭,陶文铨.传热学[M].3版.北京:高等教育出版社,1999.

变频器散热 篇4

关键词：散热风机,主电机,变频,联锁

1 问题的提出

在石化企业中,为了节能或达到工艺控制要求,机泵多采用变频控制。如果采用普通电机,那么由于正常工况下负荷较低,电机转速也会很低,与其转子同轴的风扇转速相应也低,散热效果大大下降,因此会导致电机温升过高甚至烧毁。有的变频电机采用特殊的散热通道,即在电机后端盖侧装上一个与主电机同心但不同轴的散热风机,其电源只有采用工频才能保证主电机的散热效果。某特大型石化企业低压开关柜没有考虑给变频电机的散热风机提供独立电源,为保证电机设备的安全,必须对开关柜内的变频回路进行改造。

2 情况介绍

全厂共有32路带有这种散热风机的低压变频回路。由于低压开关柜的备用回路非常少,因此用备用回路给散热风机提供电源,势必造成备用回路的浪费。如果新增的散热风机与主电机回路不在同一抽屉,甚至不在同一开关柜,那么为实现两者间的联锁就要增加大量的电缆。由于这种散热风机的功率很小,一般不超过1kW,因此,从容量上讲,与原主电机回路共用一个抽屉是完全足够的。于是,考虑通过改造原主电机变频回路来实现对散热风机的供电及其与主电机回路的联锁。

3 变频回路的改造

低压开关柜采用ABB MNS3.0柜型,变频器由ABB进行组柜安装。变频回路的主接线及控制回路原理图如图1所示,变频器接口图如图2所示。

从图1、图2可知,接触器KM采用前置式接线方式,安装在变频器的电源侧;变频器的通/断电以及运行/停止均由运行人员通过接触器KM进行控制;变频器通电准备就绪后,运行人员通过DCS给变频器4～20mA信号来调节电机的转速。

为保障主电机的安全,必须满足两点联锁要求:

(1)散热风机必须同时或早于主电机起动,若散热风机没有运行,则不允许主电机起动。

(2)正常运行时,若散热风机故障停机,则主电机必须停机,以免发热烧毁。

按照以上联锁要求,对变频器回路进行了改造,主接线及控制回路改动部分如图1中所示;变频器接口改动部分如图2中所示。

改造后,散热风机FAN与主电机M共用一路电源,新增Q2作为散热风机的主电源开关。Q2采用ABB空开,实际为MS325电机起动器,相当于微型断路器和热继电器的组合,具有短路、过载和断相保护功能,额定电流为4A。由于Q2额定电流很小,因此风机接触器KM1线圈回路的控制电源不另加熔断器进行保护。

运行人员在远方或就地操作,使接触器KM得电;KM主回路接通,变频器通电,同时,KM也接通散热风机接触器KM1线圈回路,使KM1吸合;主接触器KM吸合、KM1吸合(即散热风机运行)、试验开关Q1未投三个条件均满足时,变频器起动运行;当变频器接收到由DCS送来的4～20mA信号时,主电机开始运行。如果Q2未送电、KM1线圈回路断线等造成KM1未吸合,那么散热风机不能运行,变频器也无法起动,满足了散热风机先于主电机运行的要求。

散热风机由于某种原因导致保护动作、Q2跳闸,那么接触器KM1会随之释放,变频器会停运,其输出所驱动的主电机也会停机,满足了散热风机故障联锁主电机停机的要求。

4 结束语

本次改造中,原电机回路仅增加1个空开和1个接触器就实现了对散热风机的供电及其与主电机间的联锁,工作量和投资均不大,却收到了很好的效果。

参考文献

[1]王正茂,等.电机学[M].西安:西安交通大学出版社,2000

[2]肖朋生,张文,王建辉.变频器及其控制技术[M].北京:机械工业出版社,2008

[3]王仁祥,王小曼.通用变频器选型、应用与维护[M].北京:人民邮电出版社,2005

[4]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].上海:上海工业大学出版社,2004

[5]GB15710—2006电气装置安装工程旋转电动机施工及验收规范[S]

[6]李海发,王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社, 1994