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第七讲：变频器的主要保护功能 张燕宾 1? 变频器的过载保护功能??? 过载保护功能是保护电动机过载的。从根本上说，对电动机进行过载保护的目的，是使电动机不因过热而烧坏。因此，进行保护的主要依据便是电动机的温升不应超过其额定值。1.1? 发热保护的反时限特性??? 电动机的热保护功能具有反时限特性。即电动机的过载电流越大，允许过载的时间越短，保护动作的时间也越短。??? 例如，当运行电流为额定电流的105%时，可维持5.8min后才进行保护跳闸；当运行电流为额定电流的150%时，运行1min就需进行保护跳闸；而当运行电流为额定电流的180%时，允许的持续运行时间只有36s（0.6min），如图1所示。? 图1? 过载保护的反时限特性 1.2? 温升与频率的关系(1)? 电动机的发热与频率的关系??? 电动机在低频运行时，由于散热情况变差，故发热比较严重。即使在IM=100%IMN的情况下，其稳定温升也会超过电动机的允许温升。? 图2? 低频时的发热曲线 (2)? 温升曲线??? 例如，在图2中，当频率?X=50Hz、IM=100%IMN时，其温升曲线为曲线①；而当频率fX=20Hz、IM=100%IMN时，其温升曲线为曲线②。允许运行的时间将缩短为t’。1.3?? 变频器的电子热保护功能(1)? 电子热保护的特点??? 根据电动机发热的上述规律，所有的变频器都配置了电子热保护功能，其热保护曲线如图3所示。主要特点有：??? ①? 具有反时限特性；??? ②? 在不同的运行频率下有不同的保护曲线，如图3所示：当频率为50Hz、运行电流为150%IMN时，允许连续运行的时间较长，为t1；当频率为20Hz时，允许连续运行的时间缩短为t2；而当频率为10Hz时，允许连续运行的时间进一步缩短为t3。可见，频率越低，允许连续运行的时间越短。? 图3? 电子热保护曲线 (2)? 电子热保护功能的预置??? 在实际应用中，变频器的容量和电动机容量之间的配用情况不是固定的。例如，对于长期不变的负载，一台55kVA的变频器配用的电动机应该是37kW。但对于变动负载、断续负载和短时负载，由于电动机是允许短时间过载的，而变频器则不能。因此，也可能配用22kW甚至15kW的电动机。针对这种情况，在预置电子热保护功能时，必须预置“电流取用比”：????????????????????? (1)式中IM%为电流取用比；IMN为电动机的额定电流，A；IN为变频器的额定电流，A。变频器将根据用户所预置的电流取用比，来决定进行保护跳闸的时间。(3)? 不同变频器对相关功能的称谓??? 电子热保护选择、电机负载曲线、过载过热保护动作方式、电机过载保护系数、电子热过载继电器、电子热动电驿选择。??? 英文名称有：overload setting、electronic thermal overload relay、electronic thermal level adjustment、electronic thermal characteristic selection、motor thermal protection mode selection。2? 变频器的自处理功能??? 变频器的保护功能是比较准确而灵敏的，但过多的跳闸，也会使用户感到不方便。为此，变频器对于某些持续时间不长、电流或电压在上升时的变化率（和）不高的“故障”，设置了避免跳闸的自处理功能，也叫防失速功能。例如，在升、降速过程中的过电流和过电压，以及偶发性的短时间过载等。2.1? 加速过电流的自处理功能(1)? 加速过程中的过电流??? 众所周知，加速时间预置得太短，会增大加速电流，产生过电流。这里需要注意的是：在电力拖动系统中，加速时间的长短是一个相对的概念。它是和拖动系统的惯性大小（由GD2表示）有关的。如果拖动系统的惯性很大，即使预置的加、减速时间并不短，但只要拖动系统的实际转速跟不上频率的上升，使电动机的转差增大，转子绕组切割旋转磁场的速度增大，也会形成过电流。总之，在加速过程中，只要出现拖动系统的转速跟不上频率的变化，导致过电流者，就是加速时间预置得太短所形成的。(2)? 变频器对加速过电流的自处理功能??? 在加速过程中，如果加速电流超过了某一设定值Iset（即起动电流的最大允许值），变频器的输出频率将暂停增加，待拖动系统的转速跟了上来，电流下降到设定值Iset以下后再继续升速，如图4所示。? 图4? 加速过电流的自处理功能 (3)? 不同变频器对相关功能的称谓??? 加速中过电流失速防止准位设定、加速时电流基准值、加速中防止失速电平、加速中防止失速极限。英文名称有：reference current for accele