变频器在大功率电视发射机冷却系统中的应用

摘 要：电视机房共有5套节目播出，其中有两台20kw发射机和三台10kw发射机。发射机正常工作时，20kw发射机工作电流约在90A。10kw发射机工作电流为约45A。发电机为375kw，当雷雨天气或者其他原因外电突然中断时，发电机组自动启动供电，电视发射机房共五套节目发射机同时恢复播出，造成375KVA发电机过载熄火。经测试，20kw发射机启动时测得整机启动峰值流160A。10kw发射机启动峰值电流约为86A。五部发射机同时启动，总启动电流峭壁式上升，发电机来不及调整而熄火。当时不得不取消发射机停电自启动功能，停电后按时间差及功率等级（由大到小）人工手动依次恢复五部发射机的播出，这样会存在较大的安全隐患。

关键词：变频器 大功率 电视 发射机 冷却系统

一、变频器改造具体实验

经过对发射机启动时各路电流测试分析，发射机的启动电流大主要部位是两部20kw发射机的冷却系统-大型冷却风机。冷却风机是感性负载，20kw发射机有11kw的送风机和2.7kw抽风风机各一部。11KW的冷却送风机工作电流约16A，启动时的峰值电流约120A。如果能让11KW风机能够平滑启动就可以解决这个问题。

因软启动器成本相对来说较低，首先考虑用软启动器来做试验，在软启动选型方面也考虑了设备的功率容量等问题。但先后试用了两个品牌的软启动器，结果这两款软启动器都无法将11kw的风机启动起来，电机只是抖动而且发热厉害。软启动器在原理上是改变电机启动时的电压或者电流，而工作频率并没有改变，仍为50Hz。软启动器的各种启动方式做了相应试验，依然无法成功启动。得出结论：软启动无法带动此型号11KW电机，所以换用变频器进行试验。

经筛选，最终选择国产CHF100A-015G/018P-4变频器来控制风机，实现电流平缓启动。初期的试验比较顺利，用变频器单独控制11KW风机做试验，风机在预设的20秒内，从默认的0Hz加速到50Hz，从静态转速平滑的逐渐上升。连接到发射机上，因发射机的缺相保护时间为10秒，所以将变频器的加速时间修改为7秒，实测从风机启动到风压正常约11秒。风机运行正常，发射机风压指示也正常。

然而發射机试机30分钟后，发射机出现报缺相保护告警，后保护性关机。怀疑变频器本身有问题，然而检查变频器内并无告警信息。再次试机，在大约35分钟到55分钟内，发射机会因报缺相保护而关机。经仔细观察，发射机在保护时是直接将变频器断电。

二、变频器改造实验分析与问题解决方案

研究后设计以下试验：在正常开启后，手动关闭变频器，风机停转后约40秒后，发射机发出风机故障报警，可以基本排除变频器本身的故障。

经查询发射机的缺相保护器欧姆龙SE-K2AN的资料，又叫马达继电器。在其注意事项中有提示：不能带变频器类设备，会因为缺相保护器误动作，造成的保护。发现原因后，经过多方面研究，最终找到既让缺相保护器正常工作又不让其影响变频器正常工作的解决方案。

通过控制电路图可以看出，11KW的送风机和2.7KW的抽风机是并联接继电器K106后的。在风机供电端子排TB21和继电器K106之间，串接缺相保护器的电流互感器，一旦互感器测得电流不平衡或供电缺相等，控制电路通过控制器发出指令关机并告警。现在改为在端子排TB21后面接变频器，变频器输出接11KW风机。考虑到抽风机功率较小，启动电流不大，不用对其进行处理。k106从新并接三根供电线，经空气开关给抽风机供电，并串接缺相保护的电流互感器。查看参数后，确保抽风机的工作电流在缺相保护器的参数范围之内，即缺相保护仍能起作用，不影响其正常性能。经改造，发射机能正常工作。

三、变频器改造实际应用数据

经试验风机启动平滑，启动时，在预设的7秒内，电压和频率逐渐上升到预设参数。最大冲击电流只有35A，冲击电流大大降低，发电机供电时，所有发射机可同时启动，缩短了恢复播出时间。风机升温比加装变频器之前高2至3度，在正常范围内。实现了预期的目的，另外同时实现节能功效。冬天低温环境，功放温度很低，小风量也可保证正常工作，添加温度传感器，冬天时自动降频使用，使风机转速降低，降低噪音和降低能耗。冬天测得频率为45Hz，，工作电压在350V，实测电流降低1.5A，转速下降约150转，每天可节约近18KWH电量。经过近一年相关使用测试，效果非常显著。

参考文献

[1] 王川江.高压变频器冷却方式的改进应用[J].自动化仪表，2014，35（08）：48-50.

[2] 夏俊利.高压大功率变频器的两种冷却方式比较[J].华北电力技术，2009（08）：52-54.

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