工、變頻轉換一拖二拖動電路設計

梁海龍 郭勇 唐澤軍

摘 要： 本文介紹了一種由一臺變頻器切換拖動兩臺電動機的控制電路，有效提升了油田礦區現場變頻器的利用率，減少大功率電動機工頻啟動時對電網的沖擊，提高了電源功率因數，實現節能降耗。

關鍵詞：變頻器;拖動電路

引言

變頻器作為三相異步電動機主要調速裝置，憑借其優良的啟動特性和平滑調速能力在油田礦區被大量推廣使用，但其昂貴的造價和較高的運行環境要求也給前期投入和后期維護保養帶來了很多不便，因此，合理、高效的使用變頻器成為油田礦區電工一項新的工作目標。

1 存在問題分析

1.1 油田礦區現場機泵運行方式

油田礦區為保證生產的平穩運行，防止運行機泵發生故障時，介質長時間無法輸送而產生停輸、凍堵、冒罐等事故，多數專用機泵皆采用一備一用的設計方式。隨著變頻器的大量投入使用，基本上實現了一臺變頻器控制運行，另一臺工頻備用。有的甚至實現了兩臺均安裝變頻器。

1.2 存在問題

變頻器的大量投入使用，有效提升了機泵功率因數，還增強了操作人員對生產調節的準確性和可靠性，但也存在部分弊端，具體分析如下：

1、一備一用兩臺機泵都安裝變頻器。如果備用泵長時間不運行，勢必造成該機泵所帶變頻器閑置，增加前期成本。由于變頻器內部電容不能長時間處于潰電狀態，因此，此備用變頻器必須長時間熱備用，或定期通電維護，不僅增加了維護工作量還浪費了電能。

2、一備一用兩臺機泵只安裝一臺變頻器。這種設計是較為常見的一種設計思路，有效節省了前期投入，但也給生產調節帶來不便。由于變頻器的優越性，會讓崗位操作人員更青睞于使用安裝變頻器的機泵，勢必造成該機泵的故障率上升，使用壽命明顯降低。當變頻機泵維修時，另一臺泵只能工頻使用，又造成工頻啟動時對電網的沖擊，運行中單機能耗上升，生產調節不便等不利因素。

3、變頻器一拖二使用。這種設計思路有效提升了變頻器的利用率，但當變頻器發生故障時，必須由專業電工進行快速搶修或更換，鑒于變頻器維修、更換的難度，此方案的可行性大打折扣。

2 電路設計思路與實踐

2.1 電路設計思路

根據上述問題的分析，不難看出，如果要有效提升變頻器的利用率，同時在變頻器發生故障時，能夠及時投入工頻運行，就必須在變頻器實現一拖二運行的前提下，還要能進行工、變頻轉換。

通過梳理，能夠實現上述功能的電路設計有兩個基本方案：

1、利用交流接觸器進行自動切換，但需要增加四個相同型號的交流接觸器，控制電路較為復雜，針對大容量電動機的設計改造，安裝難度較大。改造成本大，故障率相對較高。

2、利用刀開關進行手動切換，僅需要增加兩個相同型號的刀開關，控制電路較為簡單，針對大容量電動機的設計改造，安裝難度低，改造成本小，故障率相對較低。

綜上所述，設計方案2更經濟實用。

2.2 電路設計與實踐

2.2.1元件的選用

根據設計思路，對某聯合站脫水崗兩臺75KW工頻脫水泵進行工、變頻轉換一拖二拖動電路設計改造。電路主要使用以下電氣元件：

HS11-200/48刀開關2個;75KW變頻器一臺;SS-5GL微動開關4個。

2.2.2電路安全保護的設計

由于電路涉及手動工、變頻轉換，為避免人為操作中出現誤操作，防止將工頻交流電直接反送入變頻器輸出端子，電路增加了安全保護電路部分的設計，通過4個微動開關組成的電氣互鎖電路實現當崗位操作員工倒錯刀開關時，切斷所有起動電路，有效保證了操作員工、電氣設備的安全。

2.2.3電路原理圖分析

具體電路如圖所示：變頻器采用三線制控制模式，通過SB1、SB2按鈕控制啟動和停止，工頻部分通過按鈕SB11、SB12按鈕控制啟動和停止，工頻、變頻的切換通過三極雙擲刀開關QS1和QS2來實現。這樣，在原工頻電路的基礎上很容易實現了一備一用機組工、變頻轉換一拖二拖動功能，保證了在任一時刻，兩臺機泵都可以同時以不同的運行方式投運。從原理圖上可以看出，該電路嚴禁將三極雙擲刀開關QS1和QS2同時合向同一側，這樣會在同一工作模式下同時啟動兩臺電機，導致設備過載，為保證使用安全，控制電路中增加了中間繼電器KA，利用四個限位開關SQ1～SQ4來防止QS1和QS2不同時合向同一側。

3 結束語

實際安裝、使用時應該注意以下幾點：

1、SQ1和SQ2應該安裝在QS1的兩端，SQ3和SQ4應該安裝在QS2的兩端，并保證當閘刀合入刀口時刀柄能觸發該側的限位開關SQ可靠動作。

2、嚴禁帶電進行電路的切換，切換時必須配戴絕緣手套。

3、合閘后必須到位，保證接觸良好。