關(guān)于變頻器輸出端連接開關(guān)的探討

《拙見》一文指出：“變頻器輸出端不允許接開關(guān)來控制電機(jī)停車、運(yùn)轉(zhuǎn)和正反轉(zhuǎn)”，這個(gè)問題確實(shí)是變頻器應(yīng)用人員應(yīng)該慎重考慮與解決的。一般說來，變頻器的使用手冊(cè)和相關(guān)的技術(shù)資料中均不推薦、不建議在三相電源與變頻器之間、變頻器與電動(dòng)機(jī)之間使用接觸器等電器開關(guān)，如果使用，則應(yīng)在設(shè)計(jì)電路時(shí)給以充分考慮，采取必要的技術(shù)措施，保證系統(tǒng)能夠長期安全運(yùn)行。但這并不是說這些位置絕對(duì)不能使用電器開關(guān)．多個(gè)出版社出版的由資深專家編撰的關(guān)于變頻器應(yīng)用的資料書籍以及變頻器生產(chǎn)廠家推薦的應(yīng)用圖集中。都可看到變頻器輸出端連接接觸器來切換電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)例，況且楊德印先生的《變頻器實(shí)用技術(shù)問答(六)》(以下稱為《正反轉(zhuǎn)》)原文是在切斷變頻器輸出后才使相關(guān)接觸器主觸頭斷開的，并不會(huì)出現(xiàn)陶波先生分析的那樣“開斷是一種電流過渡過程，在這一過程瞬間會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓”，“理論計(jì)算瞬間會(huì)產(chǎn)生1萬伏電壓”。達(dá)到“足以擊穿模塊”的程度。因此得出結(jié)論《正反轉(zhuǎn)》原文方案是不可行的。
筆者分析如下：

1．《正反轉(zhuǎn)》原文電路方案分析

欲使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，按一下原附圖中的正轉(zhuǎn)按鈕SB1．中間繼電器：KA1動(dòng)作吸合，并經(jīng)觸點(diǎn)KA1-1自保持；KA1的觸點(diǎn)KA1-4接通變頻器的FWD和COM端，使變頻器啟動(dòng)，其U、V、W端有電壓輸出；KA1的觸點(diǎn)KA1-3使時(shí)間繼電器KT的線圈得電。待其延時(shí)閉合接點(diǎn)KT1-2閉合后，接觸器KM1線圈得電吸合并自保持。這時(shí)接觸器KM1的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)開始正向運(yùn)轉(zhuǎn)。如果需要反轉(zhuǎn)運(yùn)行。按一下停機(jī)按鈕SB3(這是反轉(zhuǎn)前必須進(jìn)行的操作)，這時(shí)中間繼電器KA1釋放，其觸點(diǎn)之一KA1-4斷開。向變頻器發(fā)出停機(jī)指令，變頻器可在1ms時(shí)間內(nèi)關(guān)閉其輸出端。這種說法的依據(jù)是什么呢?我們知道，所有變頻器的輸出電壓，都是經(jīng)過脈寬調(diào)制后的系列脈沖波，這個(gè)系列脈沖波的載頻可以通過變頻器的“載波頻率”參數(shù)進(jìn)行設(shè)置．通常其調(diào)整范圍為3kHz～15kHz，現(xiàn)按10kHz計(jì)算。則變頻器輸出波形的載波周期為0.1ms，亦即變頻器可在接收到停機(jī)指令0.1ms時(shí)間內(nèi)關(guān)閉其輸出電壓。而正轉(zhuǎn)交流接觸器KM1主觸點(diǎn)的釋放要晚幾十毫秒．即中間繼電器KA1的觸點(diǎn)KA1-3斷開時(shí)間繼電器KT線圈供電．KT的觸點(diǎn)KT1-2斷開接觸器KM1線圈供電，之后接觸器的主觸點(diǎn)才能斷開，顯然需要若干毫秒的時(shí)間，這樣就不會(huì)出現(xiàn)《拙見》一文分析的那樣“瞬間會(huì)產(chǎn)生1萬伏電壓”，并“足以擊穿模塊”．因?yàn)榻佑|器KM1主觸點(diǎn)斷開時(shí)變頻器的輸出端已無電壓輸出。

《正反轉(zhuǎn)》原文電路的其他工作過程分析因與本文討論的主題無關(guān)，此處從略。

2．《拙見》一文公式引用不當(dāng)

《拙見》一文引用高等教育出版社《電路》一書中的公式來佐證瞬態(tài)高壓的產(chǎn)生，并拿這個(gè)高壓去“擊穿模塊”．似有鞭長莫及之嫌。假如在變頻器有正常輸出的情況下用接觸器切斷變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的連接，確實(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的高壓，但這個(gè)高壓是由斷開的接觸器主觸點(diǎn)承受的，并不會(huì)去“擊穿模塊”。況且計(jì)算時(shí)引用的數(shù)據(jù)未經(jīng)嚴(yán)密考證，計(jì)算結(jié)果未必可信。另外，如果變頻器輸出端與電動(dòng)機(jī)之間的開關(guān)斷開能使模塊擊穿，那么變頻器的逆變?cè)蘒GBT管工作時(shí)始終以載波頻率導(dǎo)通與截止。會(huì)不會(huì)遭到“擊穿”的厄運(yùn)呢?IGBT管從導(dǎo)通到截止與接觸器主觸點(diǎn)由閉合到斷開所產(chǎn)生的后果有多大區(qū)別呢?因此，《拙見》一文提出的觀點(diǎn)并不成立。

3．一個(gè)應(yīng)用實(shí)例

圖1是成都森蘭變頻器制造有限公司SB12系列變頻器使用手冊(cè)中推薦的一個(gè)應(yīng)用電路，下面摘錄的是使用手冊(cè)中關(guān)于這個(gè)電路工作過程的說明。

SB12S變頻器一拖多(一拖多即用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)——摘者注)工作狀況說明，在變頻器直接一拖多時(shí)(如圖2一拖3)，一拖多擴(kuò)展單元接收1K1輸出的高電平信號(hào)，K11閉合，1號(hào)電動(dòng)機(jī)首先變頻啟動(dòng)，當(dāng)變頻器運(yùn)行到切換頻率上限時(shí)，如果壓力低于設(shè)定壓力(使用手冊(cè)介紹的是在恒壓供水中的應(yīng)用——摘者注)，該電動(dòng)機(jī)由變頻切換到工頻(K11斷開，K12閉合)，同時(shí)變頻器輸出頻率迅速下降到0，如果壓力仍低于設(shè)定壓力，K21閉合，變頻起動(dòng)下一個(gè)電動(dòng)機(jī)，如果壓力始終低于設(shè)定壓力。將2號(hào)電動(dòng)機(jī)切換到工頻運(yùn)行……

從以上摘錄的使用手冊(cè)片段可見，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間是可以用開關(guān)設(shè)備對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行切換的，并不像陶波先生分析的那樣瞬態(tài)高壓會(huì)擊穿模塊。用一句通俗的話來說，在有電感接入的串聯(lián)電路中，誰將電路斷開。誰就將承受斷開時(shí)電感產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓。在本文討論的電路中，承受瞬態(tài)高壓的是接觸器的主觸點(diǎn)。而不是變頻器的功率模塊。