談變頻器的安裝問題

史峰

（遼北技師學(xué)院，遼寧 調(diào)兵山 112700）

隨著工業(yè)自動化技術(shù)水平和節(jié)能的要求的提高，變頻器在交流調(diào)速中的使用越來越普遍。使用變頻器的優(yōu)點在于：啟動電動機時的啟動電流小，啟動時對電網(wǎng)的影響??；可以連續(xù)調(diào)速，實現(xiàn)交流電動機的無級調(diào)速；最高運行速度不受電源頻率的影響；可定轉(zhuǎn)矩輸出；可控制加減速度等。此外，使用變頻裝置的節(jié)電效果十分顯著，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，變頻器在工業(yè)領(lǐng)域中的節(jié)電潛力大約在25%~30%左右，年總節(jié)電量在280億KW·h以上。但是，如果使用方法不當(dāng)，也會帶來不良影響，如工作不正常、故障頻發(fā)以及對其他設(shè)備干擾等一些列的問題。

如果要正確的使用變頻器，在安裝施工中就必須注重以下幾個問題：

1 散熱問題

必須認(rèn)真地考慮散熱的問題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。對于長期運行的變頻器，環(huán)境溫度每升高10℃，變頻器使用壽命將減少一半。而且在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，因此不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。通常，變頻器安裝在控制柜中，如果變頻器帶有直流電抗器以及交流電抗器，或安裝有制動電阻，并且也在柜子里面，這時發(fā)熱量會更大。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或側(cè)上方比較好。制動電阻的安裝位置最好和變頻器隔離開。并適當(dāng)?shù)卦黾訖C柜的尺寸。如果在變頻器安裝時，能夠把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有70%左右的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面，尤其對大容量變頻器更加有效。除此之外，還可以用隔離板把本體和散熱器隔開，使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設(shè)計中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會變得極差，因此要禁止變頻器橫向安裝。同時，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進入控制柜。

2 變頻器選型問題

變頻器選型時要確定以下幾點：

2.1 采用變頻的目的：用于節(jié)能或滿足恒壓控制或恒流等自動控制要求。

對于節(jié)能的思想，要評估節(jié)能的效果。對于調(diào)壓調(diào)速的設(shè)備具有節(jié)能效果，對于風(fēng)機、泵類負(fù)載的低速運行，節(jié)能效果明顯，但對于位能負(fù)載，由于下放重物時，將位能損耗在制動電阻上，尤其類似油井上的抽油機類負(fù)載做周期性返程工作的設(shè)備并且長期處于額定運行的負(fù)載，使用變頻裝置不但沒有節(jié)能效果，而且還要有3～5%的電能損耗在變頻器本身上，同時還增加了設(shè)備故障率。

2.2 變頻器的負(fù)載類型：如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。

2.3 變頻器與負(fù)載的匹配問題：a.電壓匹配：變頻器的額定電壓必須與負(fù)載的額定電壓相符；b.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即可。對于特殊的負(fù)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，以轉(zhuǎn)矩匹配。這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時有可能發(fā)生。c.負(fù)載匹配；當(dāng)變頻器拖動多臺電動機時，還要考慮同時啟動和運行系數(shù)，要以最大負(fù)載電流來選擇變頻器。同時還要考慮少數(shù)情況下，應(yīng)急時，需要變頻器短時間過載啟動設(shè)備或運行設(shè)備，一般變頻器短時間過載允許在150%以內(nèi)，并且隨過載系數(shù)的增加，允許時間急劇縮短。安全情況下，要按照可能出現(xiàn)的最大負(fù)載來選擇變頻器。

2.4 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(dǎo)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。

2.5 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，變頻器容量要放大或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

2.6 對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大。

3 變頻器安裝問題

3.1 確認(rèn)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O～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，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，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(yuǎn)離振動源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(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。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，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、儀器及儀表之間的連線應(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(dǎo)致控制單元失靈或損壞。

3.2 合理布線

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?？刂齐娎|選用屏蔽電纜，動力電纜也要選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用金屬穿線管屏蔽，屏蔽必須接地，這很重要。電機電纜必須獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時要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流經(jīng)過電纜傳輸產(chǎn)生的電磁干擾。電纜敷設(shè)時，控制電纜和電源電纜產(chǎn)生交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關(guān)的開關(guān)量信號線與主回路線要分開走線，在控制柜中也要如此。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。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)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，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。

4 變頻器參數(shù)設(shè)置問題

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。因此，設(shè)置時必須對生產(chǎn)工藝工況進行深入了解，并且按照變頻器使用說明書進行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定。

在變頻器使用過程中，只要遵循以上原則，一般情況下變頻器都能高效穩(wěn)定地運行。最后要說明的是：變頻器屬于高頻大功率設(shè)備，其電磁干擾在以上方法的屏蔽中，總是會泄露一些，通過空間、電力傳輸線等向周圍傳播，因此，在變頻器的使用中，也要考慮其他設(shè)備的抗干擾能力，必要時也要進行設(shè)備更新或改造。這些屬于個別案例，需要具體分析對待。這里不再論述。

[1]石紅梅.變頻技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[2]王兆安，張明勛.電力電子設(shè)備設(shè)計和應(yīng)用手冊[S].北京：機械工業(yè)出版社.