低壓變頻器的參數(shù)額定值和實驗要求

全國電力電子學(xué)調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)半導(dǎo)體電力變流器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會是在國內(nèi)外電氣傳動調(diào)速產(chǎn)品迅速發(fā)展的形勢下，于2000年成立的，秘書處掛靠在天津電氣傳動設(shè)計研究所，負(fù)責(zé)國家電氣傳動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)工作的組織及歸口，涉及的產(chǎn)品主要是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)工業(yè)交直流電氣傳動設(shè)備。已制訂了6項電氣傳動調(diào)速系統(tǒng)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

　 從完善產(chǎn)品全過程的質(zhì)量控制出發(fā)，相應(yīng)的調(diào)速裝置試驗方法、調(diào)速裝置環(huán)境條件規(guī)程、調(diào)速裝置技術(shù)條件、調(diào)速裝置驗收規(guī)程、調(diào)速裝置安全規(guī)程等一些配套標(biāo)準(zhǔn)制定，將在2005-2007年期間逐步落實。

　　目前大家非常關(guān)注國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（3C認(rèn)證），是以國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)則為技術(shù)依據(jù)的。國家公布的第一批實施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄，包括19大類，132種產(chǎn)品。電氣傳動調(diào)速產(chǎn)品雖不在第一批目錄范圍之內(nèi)，但為了加快標(biāo)準(zhǔn)的宣貫、實施工作和3C認(rèn)證的準(zhǔn)備工作，本標(biāo)準(zhǔn)介紹作為連載欄目的首篇，和大家進(jìn)行溝通。

1、GB/T12668.2標(biāo)準(zhǔn)適用范圍
　　
　　《GB/T12668.2-2003調(diào)速電氣傳動系統(tǒng) 第2部分：一般要求–低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定》適用于一般用途的交流調(diào)速傳動系統(tǒng)（見圖1），該系統(tǒng)由電力設(shè)備（包括變流器部分、交流電動機(jī)和其它設(shè)備，但不限于饋電部分）和控制設(shè)備（包括開關(guān)控制—如通/斷控制，電壓、頻率或電流控制，觸發(fā)系統(tǒng)、保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)控、通訊、測試、診斷、生產(chǎn)過程接口/端口等）組成的系統(tǒng)。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于牽引傳動和電動車輛傳動；適用于連接交流電源電壓1kV以下、50Hz或60Hz，負(fù)載側(cè)頻率達(dá)600Hz的電氣傳動系統(tǒng)。本標(biāo)準(zhǔn)給出了關(guān)于變頻器額定值、正常使用條件、過載情況、浪涌承受能力、穩(wěn)定性、保護(hù)、交流電源接地和試驗等性能的要求。

　　本文就相關(guān)的低壓變頻器的參數(shù)額定值和試驗要求作以介紹。

2、變頻器功能特性

　　變頻器應(yīng)具備一些所規(guī)定的特性，可包括（但不限于）下列所列之一項或多項：
　 定時加速；
　定時減速；
　 點動；
　可調(diào)電流限幅；
　能耗制動；
　反向；
　再生（制動）；
　 電網(wǎng)濾波；
　 輸入/輸出數(shù)據(jù)處理（模擬/數(shù)字）；
　 自動再啟動；
　 （轉(zhuǎn)矩）提升；
　 直流制動；
　 預(yù)充電電路。
　　
　　變頻器應(yīng)配備規(guī)定的故障指示，可由干式繼電器或固態(tài)繼電器提供的公共報警和/或跳閘信號兩部分組成。故障指示通常因一個或多個故障而動作，故障包括（但不限于）下列諸項：
　外部故障；
　 輸出功率部分故障；
　 瞬時過電流；
　 過熱（變流器）；
　 無冷卻空氣；
　電動機(jī)過載；
　 輔助電源故障；
　 電源過壓/欠壓；
　 電源缺相；
　 內(nèi)部控制系統(tǒng)故障；
　　調(diào)節(jié)器/功率電路診斷。
　　
　　變頻器應(yīng)具有“傳動投入”的狀態(tài)指示信號（無論是旋轉(zhuǎn)還是停止）；還可具有“傳動就緒”的狀態(tài)指示信號。

3、變頻器使用條件

　　3.1 電氣使用條件
　　
　　要考慮頻率變化、電壓變化、電壓不平衡、電源阻抗、電源諧波及一些異常條件等：如頻率為fLN±2%；額定輸入電壓的變化限值為±10%；電源電壓不平衡度不超過基波額定輸入電壓(ULN1) 3 %的情況下應(yīng)能夠運行。

　　3.2 環(huán)境使用條件
　　
　　主要包括使用氣候條件和機(jī)械安裝條件：如環(huán)境溫度+5 °C ~+40°C；變頻器應(yīng)安裝于室內(nèi)堅固的基座上，在其安裝區(qū)域內(nèi)或附加的機(jī)殼內(nèi)對通風(fēng)或冷卻系統(tǒng)不會造成嚴(yán)重的影響。異常的環(huán)境使用條件，如暴露在過量塵埃中、海拔>1000 m等，要求專門選定的結(jié)構(gòu)或保護(hù)部件。

　　3.3 變頻器存放
　　
　　如果運輸包裝箱不適用于戶外或無防護(hù)存放，收到變頻器后，應(yīng)立即放置在能滿足儲存要求的場所。

　　變頻器存放應(yīng)避免雨、雪、凍雨、腐蝕性材料等，不應(yīng)存放在高于海平面3000m以上的場所，存放總時間不超過6個月的情況。

　　3.4 變頻器運輸
　　
　　變頻器應(yīng)能夠在供貨者的標(biāo)準(zhǔn)包裝箱中進(jìn)行運輸，環(huán)境溫度：-25 °C ~ +70 °C。異常氣候條件，
　　
　　如運輸溫度低于-25°C的場合，應(yīng)采用加熱運輸方式或其它方法。沖擊和振動環(huán)境不能超過規(guī)定的極限。

4、變頻器額定值
　
　　4.1 輸入額定值

　　 電壓；制造廠應(yīng)說明變頻器的輸入額定值，優(yōu)選值是：
　　
　　a) 100，110，200，220，230，240，380，400，415，440，500，660，690V，用于50Hz；

　　b) 100，115，120，200，208，220，230，240，400，440，460，480，575，600V，用于60Hz。

　　額定輸入電流IVN值；
　頻率；
　 相數(shù)；
　 最小電源阻抗（或最大預(yù)期短路電流）和最大電源阻抗。

　　4.2輸出額定值

　　最大額定輸出電壓；
　　額定連續(xù)電流；
　 過載能力（過載能力適用于額定的轉(zhuǎn)速范圍）；
　頻率范圍；
　 相數(shù)；
　 額定功率；
　 輸出相序。

　　4.3 工作頻率范圍

　　制造廠應(yīng)采用下列參數(shù)給出變頻器能維持其規(guī)定的穩(wěn)態(tài)輸出電流時的工作頻率范圍：
fmin = 最小頻率；
f0 = 基本頻率；
fmax = 最大頻率。

　　4.4效率和損耗
　　
　　制造廠應(yīng)給出額定負(fù)載和基本轉(zhuǎn)速下的損耗或效率。

5、 變頻器試驗

　　5.1 試驗類型
　　
　　試驗類型包括型式試驗、出廠試驗、抽樣試驗、選擇（專門）試驗、車間試驗、驗收試驗、現(xiàn)場調(diào)試試驗、目擊試驗。

　　1） 型式試驗 對按照某一設(shè)計制造的一個或數(shù)個部件進(jìn)行的試驗，用于說明該設(shè)計滿足特定的技術(shù)要求

　　2 ） 出廠試驗 在制造期間或制造之后對各個部件進(jìn)行的試驗，用于確定其是否符合某一準(zhǔn)則。

　　3） 抽樣試驗 在一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取的一些部件上進(jìn)行的試驗。

　　4） 選擇（專門）試驗 除型式試驗和出廠試驗之外，按照制造廠之意，或經(jīng)過制造廠和用戶或其代理人協(xié)商而進(jìn)行的試驗。

　　5） 車間試驗 為了驗證設(shè)計，在制造廠的實驗室里對部件或設(shè)備進(jìn)行的試驗。

　　6） 驗收試驗 合同上規(guī)定的、用以向用戶證明該部件滿足其技術(shù)規(guī)格中某些條件的試驗

　　7） 現(xiàn)場調(diào)試試驗 在現(xiàn)場對部件或設(shè)備進(jìn)行的試驗，用于驗證安裝和運行的正確性

　　8） 目擊試驗 在客戶、用戶或其代理人在場的情況下進(jìn)行的上述任何一種試驗。

　　5.2變頻器標(biāo)準(zhǔn)試驗

　　變頻器標(biāo)準(zhǔn)試驗項目見下表：

　　絕緣試驗的目的在于檢查變頻器的絕緣狀況，為了防止不必要的破壞，在試驗之前，可先用1000V兆歐表測量受試部分的絕緣電阻。在環(huán)境溫度20士5°C和相對濕度為90%的情況下，其數(shù)值應(yīng)不小于1MW，但所測絕緣電阻只作為耐壓試驗的參考，不作考核。

　　輕載和功能試驗的目的是為了驗證變頻器電氣線路的所有部分以及冷卻系統(tǒng)的連接是否正確，能否與主電路一起正常運行，設(shè)備的靜態(tài)特性是否能滿足規(guī)定要求。本試驗作為出廠試驗時，變頻器僅在額定輸入電壓下運行，而型式試驗時，則應(yīng)在額定電壓的最大值和最小值下檢驗設(shè)備的功能。

　　額定電流試驗是為了檢驗變頻器能否在額定電流下滿意運行。

　　過電流能力試驗是負(fù)載試驗的一部分，是在額定運行情況下，在規(guī)定的時間間隔施加規(guī)定的短時過電流值，變頻器均能正常工作。

　　紋波電壓和電流的測量是在用戶或其代理人提出要求時才予以實施，并按GB/T3859.2電氣試驗方法和產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。

　　功率損耗可以在測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算，或者直接測定。間接冷卻的變流器的功率損耗可以從測得的熱轉(zhuǎn)移媒質(zhì)所轉(zhuǎn)移的熱量（用量熱的方法）和估算通過變頻器機(jī)殼的熱流量來計算。

　　溫升試驗的目的在于測定變頻器在額定條件下運行時，各部件的溫升是否超過規(guī)定的極限溫升。試驗應(yīng)在規(guī)定的額定電流和工作制，以及在最不利的冷卻條件下進(jìn)行。

　　一般情況下，不需要測量功率因數(shù)，當(dāng)要求測量時，應(yīng)測定總功率因數(shù)l。

　　固有電壓調(diào)整率測量是在變頻器電壓等于額定值下，根據(jù)輕載試驗、額定電流試驗取得的數(shù)據(jù)計算（見GB/T 3859.2）。

　　輔助部件的檢驗主要在于對變頻器電氣元件、泵、風(fēng)機(jī)等輔助裝置的性能進(jìn)行檢驗。但只要這些元件具備出廠合格證，可只檢驗其在變頻器中的運行機(jī)能，不必重復(fù)進(jìn)行出廠試驗。

　　控制設(shè)備的性能檢驗最好采用類似額定功率的電動機(jī)對設(shè)備進(jìn)行檢驗，也可采用較低功率的電動機(jī)在反饋量適當(dāng)換算的情況下來進(jìn)行。

　　保護(hù)器件的檢驗主要包括各種過電流保護(hù)裝置的過流整定；快速熔斷器和快速開關(guān)的正確動作。各種過電壓保護(hù)設(shè)施的正確工作；裝置冷卻系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)施的正常動作；作為安全操作的接地裝置和開關(guān)的正確設(shè)置以及各種保護(hù)器件的互相協(xié)調(diào)。

　　電磁抗擾性是通過試驗驗證變頻器各個子部件的性能，如電力電子電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路、控制電路及顯示和控制面板對電磁騷擾的抗擾度。電磁騷擾有低頻騷擾和高頻騷擾。低頻騷擾包括諧波和換相缺口/電壓畸變；電壓變化，波動，電壓跌落和短時中斷；電壓不平衡和頻率變化及電源的影響。高頻騷擾包括對公共環(huán)境、工業(yè)環(huán)境及對電磁場的抗擾度。

　　電磁發(fā)射應(yīng)盡可能地與其實際的工作環(huán)境條件相適應(yīng)。為了確保基本的保護(hù)要求，分別規(guī)定了對公共環(huán)境、工業(yè)環(huán)境的低頻基本發(fā)射限值和高頻基本發(fā)射限值。

　　音頻噪聲試驗在周圍2 m內(nèi)沒有聲音反射面的場所進(jìn)行。測試時應(yīng)盡可量避免周轉(zhuǎn)環(huán)境噪聲對測量結(jié)果的干擾。

　　附加試驗是上述試驗項目未包括的其他性能有要求，應(yīng)在定貨時提出，并取得協(xié)議。

　　5.3變頻器相關(guān)試驗

　　1） 穩(wěn)態(tài)性能
　　
　　應(yīng)試驗變頻器傳動變量，如輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等的穩(wěn)態(tài)性能。用選取的偏差帶（穩(wěn)態(tài)）來說明反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。應(yīng)滿足規(guī)定的工作和使用偏差帶的變量范圍。

　　2） 動態(tài)試驗

　　電流限值和電流環(huán)這些試驗用來表征變頻器的動態(tài)性能，與被傳動設(shè)備無關(guān)?？梢栽囼炄缦氯棧瑧?yīng)在接近0、50%基本轉(zhuǎn)速、100%基本轉(zhuǎn)速和弱磁最大轉(zhuǎn)速（NM）下進(jìn)行。

　　a) 電流限值
　　
　　增大負(fù)載，就要使變頻器達(dá)到其預(yù)設(shè)的電流限值點。（另一種方法是：增大轉(zhuǎn)速階躍量至足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，產(chǎn)生一個瞬態(tài)負(fù)載，使變頻器達(dá)到設(shè)定的電流限值點）。這時就可對電流上升時間、超調(diào)量和持續(xù)時間以及阻尼特性進(jìn)行分析。
　　
　　b)電流環(huán)帶寬通過對電流設(shè)定和電流測量（反饋）之間響應(yīng)的諧波分析，可以確定電流環(huán)的帶寬。必須檢查幅值和位移。該試驗應(yīng)在線性或準(zhǔn)線性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。

　　c) 對電流設(shè)定的階躍響應(yīng)
　　
　　轉(zhuǎn)速環(huán)
　　
　　提供并正確選擇轉(zhuǎn)速給定的階躍以適應(yīng)下列試驗。該測試可在空載或輕載條件下進(jìn)行。

　　　　a)達(dá)到電流限值并進(jìn)行檢查；

b)在未達(dá)到任何限值情況下，測量傳動輸出轉(zhuǎn)速響應(yīng)（通常在50%基本轉(zhuǎn)速、100%基本轉(zhuǎn)速和弱磁最大轉(zhuǎn)速NM下進(jìn)行）。

轉(zhuǎn)矩脈動
　　
　　　　若軸上耦合有相當(dāng)靈敏的轉(zhuǎn)速測量器件，通過在空載條件下轉(zhuǎn)速的變化，可測量出氣隙轉(zhuǎn)矩脈動的相關(guān)等級。

　　　　自動再啟動
　　
　　　　若設(shè)有自動再啟動功能，則應(yīng)在規(guī)定的斷電期間對其進(jìn)行檢驗。這種功能應(yīng)與緊急停車相協(xié)調(diào)，若需要可停止。

　　3） 能耗制動和能耗減速

　　能耗制動和能耗減速是兩個操作功能，其特性應(yīng)由用戶和制造廠/供貨者來商定。其它性能要求由買方或制造廠和買方一起確定，

6、 產(chǎn)品信息

　　6.1 標(biāo)志
　　
　　在變頻器的銘牌上應(yīng)標(biāo)出下列各項：

a) 制造廠名稱
b) 變頻器型號、系列號、制造年份
c) 輸入額定值
d) 輸出額定值

　　6.2 要提供的項目
　　
　　隨設(shè)備應(yīng)提供如下信息：

　　規(guī)定由用戶調(diào)整的校準(zhǔn)元件、器件和部件所需的信息；
　 適當(dāng)選擇輸入和輸出保護(hù)和接地所需的信息；
　 使用說明書，包括操作設(shè)備所需要的所有信息；
　 GB 12668.3所規(guī)定的EMC信息；
　 安全性警告；
　 輸出相序。
　 應(yīng)提供或使用戶有可能得到如下信息
　 維護(hù)和使用說明書，包括故障元器件或電子組件查找和更換的信息；語言應(yīng)使用原產(chǎn)國的語言，或使用由制造廠和客戶商定的語言；
　 能耗制動減速和能耗制動停車電路的能量吸收額定值。