工、变频转换一拖二拖动电路设计

梁海龙 郭勇 唐泽军

摘 要： 本文介绍了一种由一台变频器切换拖动两台电动机的控制电路，有效提升了油田矿区现场变频器的利用率，减少大功率电动机工频启动时对电网的冲击，提高了电源功率因数，实现节能降耗。

关键词：变频器;拖动电路

引言

变频器作为三相异步电动机主要调速装置，凭借其优良的启动特性和平滑调速能力在油田矿区被大量推广使用，但其昂贵的造价和较高的运行环境要求也给前期投入和后期维护保养带来了很多不便，因此，合理、高效的使用变频器成为油田矿区电工一项新的工作目标。

1 存在问题分析

1.1 油田矿区现场机泵运行方式

油田矿区为保证生产的平稳运行，防止运行机泵发生故障时，介质长时间无法输送而产生停输、冻堵、冒罐等事故，多数专用机泵皆采用一备一用的设计方式。随着变频器的大量投入使用，基本上实现了一台变频器控制运行，另一台工频备用。有的甚至实现了两台均安装变频器。

1.2 存在问题

变频器的大量投入使用，有效提升了机泵功率因数，还增强了操作人员对生产调节的准确性和可靠性，但也存在部分弊端，具体分析如下：

1、一备一用两台机泵都安装变频器。如果备用泵长时间不运行，势必造成该机泵所带变频器闲置，增加前期成本。由于变频器内部电容不能长时间处于溃电状态，因此，此备用变频器必须长时间热备用，或定期通电维护，不仅增加了维护工作量还浪费了电能。

2、一备一用两台机泵只安装一台变频器。这种设计是较为常见的一种设计思路，有效节省了前期投入，但也给生产调节带来不便。由于变频器的优越性，会让岗位操作人员更青睐于使用安装变频器的机泵，势必造成该机泵的故障率上升，使用寿命明显降低。当变频机泵维修时，另一台泵只能工频使用，又造成工频启动时对电网的冲击，运行中单机能耗上升，生产调节不便等不利因素。

3、变频器一拖二使用。这种设计思路有效提升了变频器的利用率，但当变频器发生故障时，必须由专业电工进行快速抢修或更换，鉴于变频器维修、更换的难度，此方案的可行性大打折扣。

2 电路设计思路与实践

2.1 电路设计思路

根据上述问题的分析，不难看出，如果要有效提升变频器的利用率，同时在变频器发生故障时，能够及时投入工频运行，就必须在变频器实现一拖二运行的前提下，还要能进行工、变频转换。

通过梳理，能够实现上述功能的电路设计有两个基本方案：

1、利用交流接触器进行自动切换，但需要增加四个相同型号的交流接触器，控制电路较为复杂，针对大容量电动机的设计改造，安装难度较大。改造成本大，故障率相对较高。

2、利用刀开关进行手动切换，仅需要增加两个相同型号的刀开关，控制电路较为简单，针对大容量电动机的设计改造，安装难度低，改造成本小，故障率相对较低。

综上所述，设计方案2更经济实用。

2.2 电路设计与实践

2.2.1元件的选用

根据设计思路，对某联合站脱水岗两台75KW工频脱水泵进行工、变频转换一拖二拖动电路设计改造。电路主要使用以下电气元件：

HS11-200/48刀开关2个;75KW变频器一台;SS-5GL微动开关4个。

2.2.2电路安全保护的设计

由于电路涉及手动工、变频转换，为避免人为操作中出现误操作，防止将工频交流电直接反送入变频器输出端子，电路增加了安全保护电路部分的设计，通过4个微动开关组成的电气互锁电路实现当岗位操作员工倒错刀开关时，切断所有起动电路，有效保证了操作员工、电气设备的安全。

2.2.3电路原理图分析

具体电路如图所示：变频器采用三线制控制模式，通过SB1、SB2按钮控制启动和停止，工频部分通过按钮SB11、SB12按钮控制启动和停止，工频、变频的切换通过三极双掷刀开关QS1和QS2来实现。这样，在原工频电路的基础上很容易实现了一备一用机组工、变频转换一拖二拖动功能，保证了在任一时刻，两台机泵都可以同时以不同的运行方式投运。从原理图上可以看出，该电路严禁将三极双掷刀开关QS1和QS2同时合向同一侧，这样会在同一工作模式下同时启动两台电机，导致设备过载，为保证使用安全，控制电路中增加了中间继电器KA，利用四個限位开关SQ1～SQ4来防止QS1和QS2不同时合向同一侧。

3 结束语

实际安装、使用时应该注意以下几点：

1、SQ1和SQ2应该安装在QS1的两端，SQ3和SQ4应该安装在QS2的两端，并保证当闸刀合入刀口时刀柄能触发该侧的限位开关SQ可靠动作。

2、严禁带电进行电路的切换，切换时必须配戴绝缘手套。

3、合闸后必须到位，保证接触良好。