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[摘要]：对影响铝电解多功能机组的变频器选型的因素进行分析，提出了变频器的合理选型和应用方法。
[关键词]：铝电解 变频器
中图分类号：TN77 文献标识码：TN 文章编号：1009-914X(2012)26- 0589 -01
1. 前言
铝电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的主要操作设备。为了提高设备的运行稳定性和可靠性，提高生产效率，该设备的行走及提升运行均采取变频调速的控制方式。但电解车间存在高温，大电流，强磁场，多粉尘及氟化氢气体等恶劣的环境问题，给变频器的选择带来了不小的难度。若选型过小，不仅无法满足实际需求，还会严重影响变频器寿命，但若选择余量过大又会造成浪费。本文结合现场实际对铝电解多功能机组的变频器选型原则进行分析，提出了选型和应用的方法。
2. 变频器选型原则
铝电解多功能机组采用都是变频调速电机，不考虑使用选用特殊电机的情况，简要介绍选择变频器的方法原则。
（1）确认电压等级：铝电解多功能机组的工作电压为380V,因此选择额定电压为400V的变频器为宜。
（2）确认负载类型和电机型号：铝电解多功能机组属于特殊种类的起重机，应按恒转矩负载的特性选择相应系列的变频器及正确的应用宏类型。
（3）选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。
（4）应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％,而温升会增加20％左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。
（5）变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
（6）多功能机组的大小车机构均采用变频器一拖二并联控制，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。并且变频器的控制方式只能为V/F方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机侧加过热继电器来实现保护。
（7），在高环境温度、高开关频率、高海拔高度等应用场合，此时会引起变频器的降容，变频器需放大选择。
（8）选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配并采取相应措施。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。
3. 影响变频器的选型因素及应对措施
通过分析影响变频器的因素，才能能合理的选择变频器型号。电解车间工作环境恶劣，主要存在以下影响变频器工作的因素：
（1）高温及粉尘：电解车间温度偏高，机组所处位置温度有时可达70℃以上。而变频器的运行温度多为：0—40℃或-10—50℃，湿度在低于90%的环境中工作。一般变频器在40℃时的负荷能力是100%，每升高1℃，需降容5%使用，环境温度每升高10℃，变频器寿命减半。
变频器周围是不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘和油雾的。但由于生产工艺的原因，车间里多氧化铝粉尘及具有腐蚀性的氟化氢气体，给变频器带来了严重威胁。
基于此二种因素，在实际应用中，必须在电气柜中使用具有除尘功能的工业空调，使环境温度下降到40℃以下，并保持一定的通风性。且变频器的防护等级要达到IP54以上。安装变频器时，建议安装板使用无漆镀锌钢板，以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接。
（2）大电流：铝电解槽生产时需百万级大电流，且直流母线裸露在外，多功能机组工作时会直接接触电解槽。若大电流由机械部分传导进入配电系统将会损坏变频器，PLC等电气设备。因此良好的绝缘是必须的。不仅要做到电气设备的绝缘，还要使各机械部位相互绝缘。
（3）强电磁场：由电磁感应原理可知，电流通过的导体将产生磁场，电流越大磁场越大。铝电解的大电流将产生强磁场。电磁波会与电子元件作用，产生干扰（EMI），因此要选择符合EMC(电磁兼容性)标准的变频器。变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆，屏蔽层的电导必须至少为每相导线芯的电导的1/10另外，为了减弱磁场的影响，可以采用双重金属屏蔽结构的配电柜。。
（4）高海拔：随着西部大开发的推进，铝厂越来越多的向西部高海拔地区迁移，海拔高度也成为需考虑的重要因素。变频器在海拔高度1000m以下负荷能力是100%，超过1000m输出功率会下降，因为随着海拔的升高，电器元件散热性能会变差。需降容选择，应按照每升高100m，电流额定值减少1%计算。
4. 結语
综合考虑以上因素所选择的变频器，目前已成功应用于电解铝生产车间环境下，可以实现长时间稳定运行。图1为实时测量的变频器输出转矩与频率关系图，T为电机转矩曲线，F为电机频率曲线。由图可见，变频器启动响应快，运行平稳，制动效果好。
参考文献：
[1] 张燕宾.变频器应用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2] 李德永.变频技术及应用[M].北京：高等教育出版社，2007.
[关键词]：铝电解 变频器
中图分类号：TN77 文献标识码：TN 文章编号：1009-914X(2012)26- 0589 -01
1. 前言
铝电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的主要操作设备。为了提高设备的运行稳定性和可靠性，提高生产效率，该设备的行走及提升运行均采取变频调速的控制方式。但电解车间存在高温，大电流，强磁场，多粉尘及氟化氢气体等恶劣的环境问题，给变频器的选择带来了不小的难度。若选型过小，不仅无法满足实际需求，还会严重影响变频器寿命，但若选择余量过大又会造成浪费。本文结合现场实际对铝电解多功能机组的变频器选型原则进行分析，提出了选型和应用的方法。
2. 变频器选型原则
铝电解多功能机组采用都是变频调速电机，不考虑使用选用特殊电机的情况，简要介绍选择变频器的方法原则。
（1）确认电压等级：铝电解多功能机组的工作电压为380V,因此选择额定电压为400V的变频器为宜。
（2）确认负载类型和电机型号：铝电解多功能机组属于特殊种类的起重机，应按恒转矩负载的特性选择相应系列的变频器及正确的应用宏类型。
（3）选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。
（4）应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％,而温升会增加20％左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。
（5）变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
（6）多功能机组的大小车机构均采用变频器一拖二并联控制，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。并且变频器的控制方式只能为V/F方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机侧加过热继电器来实现保护。
（7），在高环境温度、高开关频率、高海拔高度等应用场合，此时会引起变频器的降容，变频器需放大选择。
（8）选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配并采取相应措施。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。
3. 影响变频器的选型因素及应对措施
通过分析影响变频器的因素，才能能合理的选择变频器型号。电解车间工作环境恶劣，主要存在以下影响变频器工作的因素：
（1）高温及粉尘：电解车间温度偏高，机组所处位置温度有时可达70℃以上。而变频器的运行温度多为：0—40℃或-10—50℃，湿度在低于90%的环境中工作。一般变频器在40℃时的负荷能力是100%，每升高1℃，需降容5%使用，环境温度每升高10℃，变频器寿命减半。
变频器周围是不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘和油雾的。但由于生产工艺的原因，车间里多氧化铝粉尘及具有腐蚀性的氟化氢气体，给变频器带来了严重威胁。
基于此二种因素，在实际应用中，必须在电气柜中使用具有除尘功能的工业空调，使环境温度下降到40℃以下，并保持一定的通风性。且变频器的防护等级要达到IP54以上。安装变频器时，建议安装板使用无漆镀锌钢板，以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接。
（2）大电流：铝电解槽生产时需百万级大电流，且直流母线裸露在外，多功能机组工作时会直接接触电解槽。若大电流由机械部分传导进入配电系统将会损坏变频器，PLC等电气设备。因此良好的绝缘是必须的。不仅要做到电气设备的绝缘，还要使各机械部位相互绝缘。
（3）强电磁场：由电磁感应原理可知，电流通过的导体将产生磁场，电流越大磁场越大。铝电解的大电流将产生强磁场。电磁波会与电子元件作用，产生干扰（EMI），因此要选择符合EMC(电磁兼容性)标准的变频器。变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆，屏蔽层的电导必须至少为每相导线芯的电导的1/10另外，为了减弱磁场的影响，可以采用双重金属屏蔽结构的配电柜。。
（4）高海拔：随着西部大开发的推进，铝厂越来越多的向西部高海拔地区迁移，海拔高度也成为需考虑的重要因素。变频器在海拔高度1000m以下负荷能力是100%，超过1000m输出功率会下降，因为随着海拔的升高，电器元件散热性能会变差。需降容选择，应按照每升高100m，电流额定值减少1%计算。
4. 結语
综合考虑以上因素所选择的变频器，目前已成功应用于电解铝生产车间环境下，可以实现长时间稳定运行。图1为实时测量的变频器输出转矩与频率关系图，T为电机转矩曲线，F为电机频率曲线。由图可见，变频器启动响应快，运行平稳，制动效果好。
参考文献：
[1] 张燕宾.变频器应用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2] 李德永.变频技术及应用[M].北京：高等教育出版社，2007.