摘 要 變頻器主要對電動機進行無極調速
關鍵詞 防爆變頻器；隔爆型
0 引言
隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，電氣傳動領域也發(fā)生了重大的技術變革
變頻器由初期的變壓變頻(VVVF)調速方案
石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎行業(yè)
1 設計原理
變頻器的調速范圍大
(1)采用國標GB 3836.1—2010 爆炸性氣體環(huán)境 第1部分：通用要求
(2)滿足石油化工現(xiàn)場對防爆變頻器的使用要求
(3)保證防爆變頻器在爆炸性混合物危險場所長期安全運行
2 防爆變頻器所采用的防爆型式
根據(jù)變頻器的內部結構和發(fā)熱原理
2.1 隔爆型
此種防爆型式是我國防爆行業(yè)采用的最為廣泛的一種形式
(1)耐爆性
隔爆型電氣設備的耐爆性其實就是外殼的強度問題
，它是由外殼的材質和機械強度來保證。因此外殼必須有足夠的堅固性，以及外殼在熱源的作用下，即便經(jīng)爆炸之后，也不能有變形或者破損。
在隔爆型電氣設備的制造和維修過程中
，規(guī)定不同容積的外殼其內部承受壓力試驗(一般為水壓)的數(shù)值亦不同。對于小型設備不能測定參考壓力時，則應采用下列相應壓力進行靜壓試驗，如表1所示。
表1 不同容積不同氣體類別的水壓試壓壓力
[width=434,height=123,dpi=110]
(2)隔爆性
隔爆型電氣設備的隔爆性要求殼體上所有通過裝配的零部件與大氣溝通的間隙都能阻止火焰向外傳播
，這些特殊的間隙稱為隔爆結合面，其接合縫隙稱為隔爆結合面間隙。
隔爆外殼的隔爆性是建立在隔爆接合面對內部的爆炸火焰有冷卻作用為理論基礎的
。隔爆接合面的結構應該能保證熄滅間隙中的火焰，損失至少20%的能量。為此隔爆接合面的寬度L、間隙(或直徑差)i、法蘭至殼體內緣的距離l應符合GB 3836.2表1～表2的規(guī)定，對于ⅡC外殼的螺紋隔爆接合面應符合表3～表4的規(guī)定。隔爆面的表面粗糙度Ra應不低于6.3μm，隔爆螺紋的精度應不低于6H/6g。為了防銹防腐2.2 正壓型
這種防爆型式的防爆原理是保證內部保護氣體(一般潔凈的空氣或者惰性氣體)的壓力高于周圍以免爆炸性混合物進入外殼內
(1)正壓型防爆電氣設備在投入運行前或退出運行后所有可能帶電的電氣部分必須采用了相應的防爆型式。
(2)必須有可靠的措施保證正壓型防爆電氣設備在投入運行前
，首先進行換氣工作，即用足量的保護性氣體通過正壓外殼和管道，使正壓外殼和管道內部在未形成正壓前有可能存在的爆炸性混合物濃度降至爆炸下限以下的過程。這里涉及到“換氣量”和“換氣時間”的兩個技術參數(shù)的設定問題，而這兩個參數(shù)直接與正壓外殼和管道的凈容積及氣流量的大小密不可分，換氣量和換氣時間直接關系到標準要求“用足量的保護氣體”和“爆炸性混合物濃度降至爆炸下限以下”的要求。
(3) 必須有可靠的措施保證正壓外殼和管道在未形成正壓前
，正壓外殼內裝的所有電氣設備是不能帶電的。只有形成滿足或者高于標準的正壓值50Pa時，正壓外殼內的所有電氣設備才能通電。
(4)電氣設備必須有可靠的自動連鎖裝置，保證在啟動和運行中
，當正壓外殼內正壓降至低于規(guī)定最小值時，用于1區(qū)的正壓型防爆電氣設備須能自動切斷電源，用于2區(qū)的防爆電氣設備可發(fā)出連續(xù)的聲或光報警信號。3 防爆變頻器的散熱處理
3.1 散熱的必要性
變頻器作為一種變流器在運行過程中要產生一定的功耗
。由于使用器件不同，控制方式不同，不同品牌，不同規(guī)格的變頻器所產生的功耗也不盡相同。資料表明變頻器的功耗一般為其容量的4%～5%。其中逆變部分約占50%，整流及直流回路約40%，控制及保護電路為5%～15%。10℃法則表明當器件溫度降低10℃，器件的可靠性增長一倍�3.2 散熱的處理方式
對于小功率的變頻器
3.2.1 熱管散熱
熱管是具有極高效能的傳熱元件，典型的熱管一般由管殼
、吸液芯和端蓋構成；其工作原理是：將管內抽成1.3×(0.1～0.0001)Pa的負壓后充以適量的工作液體，這種液體沸點低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細多孔材料構成。管的一端為冷凝段(冷卻段)，另一端為蒸發(fā)段(加熱段)
根據(jù)上面變頻器的熱量能耗分析：90%的發(fā)熱量來源于主回路的整流和逆變部分，我們將此部分(主要指絕緣柵雙極晶體管
這樣變頻器在工作中產生的主要熱量
那么變頻器放置在隔爆殼體內
對于自然散熱
Q=KA△T
(1)
式中，Q—柜體表面積發(fā)散的熱量
(1)單個柜體
(2)單個柜體
(3)起始或終端柜體
(4)起始或終端柜體，四周有空：A=1.4×高×(寬+深)+1.4×寬×深
(5)位于中間的柜體
(6)位于中間的柜體，用于壁裝：A=1.4×寬×(高+深)+深×高
(7)位于中間的柜體
△T—柜內外的溫差，柜體內部的溫度減去柜體外面的溫度(即現(xiàn)場環(huán)境溫度)。
按照GB 3836.2—2010對隔爆殼體的要求
那么根據(jù)式(1),此鋼制柜體的最大能散發(fā)的熱量為5.5×4.32×(50-25)=594W
如果隔爆腔不考慮其它發(fā)熱元件引起的溫升
但如果采用熱管散熱處理，就可以將變頻器產生的90%的熱量全部帶出柜外(實際會有小部分熱量留在腔內)
3.2.2 正壓通風散熱
采用介質隔離點燃源達到電器防爆的目的，是正壓通風防爆柜的防爆原理
。隔離介質可以用壓縮空氣罐、壓縮機或鼓風機等供氣，保護氣源壓力在0.2～0.8MPa均可
正壓通風型防爆柜為不間斷連續(xù)供風
一臺正壓柜到底需要提供多大流量的壓縮氣源
，主要看整個正壓柜內發(fā)熱量的大小，根據(jù)經(jīng)驗公式，如果柜內需排出1kW功耗產生的熱量，要求的排風量是360m3/h。這樣就可以根據(jù)柜內變頻器的發(fā)熱量，大致計算出所需壓縮氣源的最小流量。理論上講，不管柜內產生多少發(fā)熱量，這要排氣量達到這一標準，變頻器就可以安全可靠的運行。4 對比分析
隔爆型和正壓通風型防爆變頻柜在爆炸性危險場所使用具有各自的優(yōu)缺點
，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)相對于隔爆型防爆結構，正壓通風型變頻柜更容易設計制造
；但隔爆型變頻柜安裝維護簡便，適合使用的危險區(qū)域多。
(2)正壓通風柜現(xiàn)場必須提供連續(xù)不斷的壓縮氣源
，使用場所有一定的局限性，在不具備氣源的場所其運行成本較高。
(3)對于大功率的變頻器
，正壓通風柜的散熱性能好，優(yōu)于隔爆型柜體。
(4)外觀上來看
，正壓通風柜要比隔爆型柜體更加美觀和輕便，遠距離運輸成本低。5 結語
本文分析了目前防爆變頻器兩種主要的防爆處理方式
，并比較了它們的優(yōu)缺點。隨著科學技術的進一步發(fā)展，通過不斷的研究，在滿足國家和行業(yè)相關標準的防爆要求的前提下，一定會研制出成本更低，散熱效果更好的防爆處理方式。
