淺議變頻器選型與使用

[摘要]變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它把工頻電源（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。

[關(guān)鍵詞]變頻器 選型 使用

中圖分類號：TM4文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510025－01

本文探討的變頻器為交直交方式（主要適用于中小功率、轉(zhuǎn)速較高、負載較平穩(wěn)的場合），既先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率（頻率可高于電網(wǎng)的頻率）、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的主電路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢測取樣電路等部分組成。

一、變頻器選型

選用變頻器時不要認為檔次越高越好，而要按負載的特性，以滿足使用要求為準，以便做到量才使用、經(jīng)濟實惠?？刂品绞绞菦Q定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在，變頻器選型時要確定以下幾點：

1．采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。

2．變頻器的負載類型；特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。

3．變頻器與負載的匹配問題：（1）電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。（2）電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。（3）轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。

4．在使用變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。

5．變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

6．需要注意的是，變頻器的額定容量及參數(shù)是針對一定的海拔高度和環(huán)境溫度而標出的，一般指海拔1000m以下，溫度在40℃或25℃以下。若使用環(huán)境超出該規(guī)定，則在確定變頻器參數(shù)、型號時要考慮到環(huán)境造成的降容因素。

二、變頻器使用

（一）首先確認變頻器的安裝環(huán)境

1．工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，垂直安裝，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

2．環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。

3．腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。

4．振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜和柜內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。設(shè)備運行一段時間后，應(yīng)對其進行檢查和維護。

5．電磁波干擾。變頻器由主回路和控制回路兩大部分組成，由于主回路的非線性（進行開關(guān)動作），變頻器本身就是諧波干擾源，所以對電源側(cè)和輸出側(cè)的調(diào)設(shè)備會產(chǎn)生影響。與主回路相比，變頻器的控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾，造成變頻器無法工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導致控制單元失靈或損壞。

（二）變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法

1．變頻器和電機的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。

2．控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。

3．電機電纜應(yīng)獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應(yīng)避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。

4．與變頻器有關(guān)的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。

（三）變頻器的接地

變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小于4mm2，長度不超過5m。變頻器的接地應(yīng)和動力設(shè)備的接地點分開，使用專設(shè)的接地端子，不能共用。接地線不作為信號的通路，使用信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。

三、變頻器接線規(guī)范

信號線與動力線必須分開走線：信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部：如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時由于變頻器無內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級動力線對外部會產(chǎn)生極強的干擾，因此放置信號線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號線與動力線的徹底分開。

1．模擬量控制信號線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.75mm2。在接線時一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（5-7mm左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入干擾。

2．為了提高接線的簡易性和可靠性，推薦信號線上使用壓線棒端子。使用了變頻器以后，不但免去了許多繁瑣的人工操作，消除了許多不安全隱患因素，并使系統(tǒng)始終處于一種節(jié)能狀態(tài)下運行，合理地輪換使用電機延長了設(shè)備的使用壽命，更好的適應(yīng)了生產(chǎn)需要。

參考文獻：

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[3]魏召剛等，工業(yè)變頻器原理及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社出版，2006-9-15，出版.

作者簡介：

唐仁雄，男，湖南省新化人，新化縣職業(yè)中專學校講師，研究方向：家用電器維修。