□ 羅海軍

近年來，隨著變頻器制造技術(shù)的成熟，變頻器應用范圍日益廣泛，尤其在農(nóng)村小型供水系統(tǒng)中，目前已淘汰壓力罐和水塔，變頻調(diào)速供水方式得到普遍使用，本文針對變頻器在供水泵上使用需注意的有關問題進行闡述。

一、變頻器工作原理

電動機轉(zhuǎn)速與頻率成正比，因此只要改變電動機工作頻率即可改變電動機的轉(zhuǎn)速。我國目前交流供電的頻率為50Hz，當電動機的工作頻率能夠在0～50Hz范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，理論計算原理如下式：

式中：N——異步電動機的轉(zhuǎn)速

f——異步電動機的頻率

s——電動機轉(zhuǎn)差率

p——電動機極對數(shù)

目前變頻器主要采用交流——直流——交流工作方式，電路一般由整流、中間直流、逆變和控制4個部分組成，即先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。

二、水泵的匹配

水泵負載為平方轉(zhuǎn)矩負載，一般情況下具有U/f＝const控制模式的變頻器基本都能滿足這類負載要求，且一般不容易過載，因此選擇變頻器容量時保證其稍大于或等于電動機的容量即可。變頻器過載能力一般壓要達到120%（1min），變頻器功能參數(shù)選擇和預置時應注意。由于負載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，當工作頻率高于電動機的額定頻率時，負載的阻轉(zhuǎn)矩會超過額定轉(zhuǎn)矩而使電動機過載，所以要嚴格控制最高工作頻率不能超過電機額定頻率。

三、諧波的抑制

變頻器輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波，較低的諧波可引起電動機轉(zhuǎn)矩脈動，較高的諧波會使電動機出力不足，故變頻器輸出的高、低次諧波都必須抑制。為了消除諧波，可采用以下五種對策：

（一）增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗，變頻器供電電源變壓器最好選擇短路阻抗較大的。

（二）安裝電抗器，在變頻器的交流側(cè)或直流側(cè)安裝電抗器（或兩側(cè)同時安裝）可抑制諧波電流。

（三）變壓器多相運行，如使相位角互差30°的Y－△、△－△兩臺變壓器組合構(gòu)成相當于12脈波整流器，可減小諧波電流抑制諧波。

（四）提高變頻器載波比，可有效抑制低次諧波。

（五）應用濾波器，可檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，并產(chǎn)生與諧波電流幅值相同、相位相反的電流，從而有效地吸收和消除諧波電流。

四、啟/停時加減速時間匹配

由于水泵的負載轉(zhuǎn)動慣量比較大，其啟動和停止時所用的時間，與變頻器的加速和減速時間匹配是必須考慮的問題。在變頻器選型和應用時，應根據(jù)負荷參數(shù)計算變頻器的加速時間和減速時間來選擇最短時間，以便在變頻器啟動時不發(fā)生過電流跳閘和變頻器減速時不發(fā)生過電壓跳閘的情況。

五、系統(tǒng)共振的避免

由于是通過變頻器改變電動機的電源頻率來改變水泵轉(zhuǎn)速實現(xiàn)恒壓供水效果，所以就有可能在某一轉(zhuǎn)速下與負荷軸系的共振點、共振頻率重合，造成負荷軸系不能容忍的振動，有時甚至會造成設備停運或損壞。因此在變頻器功能參數(shù)選擇和預置時，應根據(jù)負荷軸系的共振頻率，通過設定跳躍頻率點和寬度，避免系統(tǒng)發(fā)生共振現(xiàn)象。

六、汽蝕與水錘問題的處理

供水系統(tǒng)水泵在低速運行時，當出口閥門處于關閉狀態(tài)，會因系統(tǒng)內(nèi)壓力升高而造成水泵汽蝕。因此，在變頻器功能設定時，需通過限定變頻器的最低頻率來限定水泵流量的臨界點最低轉(zhuǎn)速，即可避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。水泵在突然斷電時，泵管道中的液體會因重力而倒流，若泵前的逆止閥關閉不嚴或沒有逆止閥，將導致電機反轉(zhuǎn)，致使因電機發(fā)電而導致變頻器發(fā)生故障或燒壞。因此，在變頻器系統(tǒng)應用時，應設定“斷電減速停止”功能，可避免該問題的發(fā)生。

七、 結(jié)束語

變頻器因其經(jīng)濟、節(jié)能、可靠性高、無需占地等諸多優(yōu)點而在各類供水系統(tǒng)中得到普遍應用，以上是本人在泵用變頻器選型及應用中的一些經(jīng)驗，供大家參考、借鑒。隨著未來變頻器在高智能化、高可靠性、低價格和免維護等方面的進一步發(fā)展，變頻器在供水系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢將會更加明顯。