過電流的原因

1、工作中過電流即拖動系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過電流.其原因大致來自以下幾方面:

① 電動機遇到?jīng)_擊負(fù)載,或傳動機構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象,引起電動機電流的突然增加.

② 變頻器的輸出側(cè)短路,如輸出端到電動機之間的連接線發(fā)生相互短路,或電動機內(nèi)部發(fā)生短路等.

③ 變頻器自身工作的不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個逆變器件在不斷交替的工作過程中出現(xiàn)異常。例如由于環(huán)境溫度過高，或逆變器件本身老化等原因，使逆變器件的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在交替過程中，一個器件已經(jīng)導(dǎo)通、而另一個器件卻還未來得及關(guān)斷，引起同一個橋臂的上、下兩個器件的“直通”，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。

2、升速時過電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而升速時間又設(shè)定得太短時，意味著在升速過程中，變頻器的工作效率上升太快，電動機的同步轉(zhuǎn)速迅速上升，而電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果是升速電流太大。

3、降速中的過電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而降速時間設(shè)定得太短時，也會引起過電流。因為，降速時間太短，同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動機轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，這時同樣可以是轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過電流。

普通晶閘管SCR 曾稱可控硅，它有三個極：陽極，陰極和門極。

SCR的工作特點是，當(dāng)在門極與陰極間加一個不大的正向電壓（G為+，K為—）時，SCR即導(dǎo)通，負(fù)載Rl中就有電流流過。導(dǎo)通后，即使取消門極電壓，SCR仍保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有當(dāng)陽極電路的電壓為0或負(fù)值時，SCR才關(guān)斷。所以，只需要用一個脈沖信號，就可以控制其導(dǎo)通了，故它常用于可控整流。

作為一種無觸點的半導(dǎo)體開關(guān)器件，其允許反復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷的次數(shù)幾乎是無限的，并且導(dǎo)通的控制也十分方便。這是一般的“通-斷開關(guān)”所望塵莫及的，從而使實現(xiàn)異步電動機的變頻調(diào)速取得了突破。但由于變頻器的逆變電路是在直流電壓下工作的，而SCR在直流電壓下又不能自行關(guān)斷，因此，要實現(xiàn)逆變，還必須增加輔助器件和相應(yīng)的電路來幫助它關(guān)斷。所以，盡管當(dāng)時的變頻調(diào)速裝置在個別領(lǐng)域（如風(fēng)機和泵類負(fù)載）已經(jīng)能夠?qū)嵱?，但未能進入大范圍的普及應(yīng)用階段。

絕緣柵雙極晶體管（IGBT） IGBT是MOSFET和GTR相結(jié)合的產(chǎn)物，是柵極為絕緣柵結(jié)構(gòu)（MOS結(jié)構(gòu)）的晶體管，它的三個極分別是集電極C、發(fā)射極E和柵極G。

工作特點是，控制部分與場效應(yīng)晶體管相同，控制信號為電壓信號Uge,輸入阻抗很高，柵極電流I≈0，故驅(qū)動功率很小。而起主電路部分則與GTR相同，工作電流為集電極電流I。

至今，IGBT的擊穿電壓也已做到1200V，集電極飽和電流已超過1500A，由IGBT作為逆變器件的變頻器容量已達(dá)到250KVA以上。

此外，其工作頻率可達(dá)20KHZ。由IGBT作為逆變器件的變頻器的載波頻率一般都在10KHZ以上，故電動機的電源波形比較平滑，基本無電磁噪聲。

在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響

通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算: 發(fā)熱量的近似值= 變頻器容量（KW）×55 [W]

在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過流能力150% * 60s)

如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時發(fā)熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好。

這時可以用估算: 變頻器容量（KW）×60 [W]

因為各變頻器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產(chǎn)品.

注意： 如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大， 因此安裝位置和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。

采用變頻器調(diào)速，將產(chǎn)生噪聲和振動，這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所產(chǎn)生的影響。隨著運轉(zhuǎn)頻率的變化，基波分量、高次諧波分量都在大范圍內(nèi)變化，很可能引起與電動機的各個部分產(chǎn)生諧振等。噪聲問題及對策

（1）用變頻器傳動電動機時，由于輸出電壓電流中含有高次諧波分量，氣隙的高次諧波磁通增加，故噪聲增大。電磁噪聲由以下特征：由于變頻器輸出中的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子固有機械頻率諧振，則轉(zhuǎn)子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機殼軸承架等諧振，在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。

變頻器傳動電動機產(chǎn)生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開關(guān)頻率有關(guān)，尤其在低頻區(qū)更為顯著。一般采用以下措施平抑和減小噪聲：在變頻器輸出側(cè)連接交流電抗器。如果電磁轉(zhuǎn)矩有余量，可將U / f定小些。采用特殊電動機在較低頻的噪聲音量較嚴(yán)重時，要檢查與軸系統(tǒng)（含負(fù)載）固有頻率的諧振。

（2） 振動問題及對策變頻器工作時，輸出波形中的高次諧波引起的磁場對許多機械部件產(chǎn)生電磁策動力，策動力的頻率總能與這些機械部件的固有頻率相近或重合，造成電磁原因?qū)е碌恼駝?。對振動影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量，在PAM方式和方波PWM方式時有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時，低次的諧波分量小，影響變小。

減弱或消除振動的方法，可以在變頻器輸出側(cè)接入交流電抗器以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時，可改用正弦波PWM方式變頻器，以減小脈動轉(zhuǎn)矩。從電動機與負(fù)載相連而成的機械系統(tǒng)，為防止振動，必須使整個系統(tǒng)不與電動機產(chǎn)生的電磁力諧波。負(fù)載匹配及對策生產(chǎn)機械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性不同，因此應(yīng)用變頻器前首先要搞清電動機所帶負(fù)載的性質(zhì)，即負(fù)載特性，然后再選擇變頻器和電動機。負(fù)載有三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。不同的負(fù)載類型，應(yīng)選不同類型的變頻器。

（3） 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。摩擦類負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的左右，所以變頻器應(yīng)選擇具有恒定轉(zhuǎn)矩特性，而且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間和過載能力大的變頻器，如FR-A540系列。位能負(fù)載一般要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四象限運行能力的變頻器，如FR-A241系列。

（4） 風(fēng)機泵類負(fù)載風(fēng)機泵類負(fù)載是典型的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，低速下負(fù)載非常小，并與轉(zhuǎn)速平方成正比，通用變頻器與標(biāo)準(zhǔn)電動機的組合合適。這類負(fù)載對變頻器的性能要求不高，只要求經(jīng)濟性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可，如FR-A540(L)。如果將變頻器輸出頻率提高到工頻以上時，功率急劇增加，有時超過電動機變頻器的容量，導(dǎo)致電動機過熱或不能運轉(zhuǎn)，故對這類負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不要輕易將頻率提高到工頻以上。

（5） 恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，但功率保持恒定的負(fù)載，如卷取機、機床等。對恒功率特性的負(fù)載配用變頻器時，應(yīng)注意的問題：在工頻以上頻率范圍內(nèi)變頻器輸出電壓為定值控制，，所以電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒功率特性，使用標(biāo)準(zhǔn)電動機與通用變頻器的組合沒有問題。而在工頻以下頻率范圍內(nèi)為U/f定值控制，電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩又相反傾向，標(biāo)準(zhǔn)電動機與通用變頻器的組合難以適應(yīng)，因此要專門設(shè)計。