變頻器安裝及維護(hù)維修分析

梁貴武

（四川啟明星鋁業(yè)有限公司，四川 成都620020）

0 引言

變頻器一方面具有調(diào)速范圍寬、精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)；另一方面工作效率較高，而且操作起來比較方便。因此，其在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。然而，變頻器技術(shù)比較復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問題。本文將針對(duì)這些問題，對(duì)變頻器的安裝及維護(hù)維修進(jìn)行分析和探討。

1 變頻器的安裝

許多設(shè)備在安裝變頻器時(shí)，電源側(cè)和電機(jī)側(cè)電路中會(huì)在同一時(shí)間產(chǎn)生高次諧波，而高次諧波會(huì)導(dǎo)致靜電、電磁干擾現(xiàn)象的發(fā)生，因此在安裝及維護(hù)維修變頻器時(shí)要對(duì)此進(jìn)行綜合考慮。除此之外，為了保障變頻器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，安裝變頻器時(shí)，需考慮其安裝場所的濕度、溫度以及灰塵等環(huán)境因素。

1.1 安裝要求

首先，變頻器安裝環(huán)境的最佳濕度為40%～90%。如果周圍環(huán)境濕度太高，則會(huì)產(chǎn)生電氣絕緣降低及金屬部分腐蝕等問題，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致絕緣破壞故障。

其次，變頻器安裝環(huán)境的海拔高度不得高于1000m。這個(gè)要求和變頻器的絕緣耐壓有關(guān)。海拔為1500m時(shí)，變頻器的絕緣耐壓水平會(huì)降低5%；海拔為3000m時(shí)會(huì)降低20%。除此之外，海拔過高，還會(huì)導(dǎo)致冷卻效果的下降。

最后，變頻器安裝環(huán)境的溫度以－10～＋40℃為宜，如果散熱條件好的話，到＋50℃也可以。環(huán)境溫度過高，對(duì)于一般設(shè)備而言，其破壞速度是比較遲緩的，然而在SPWM逆變電路中，當(dāng)溫度超過了警戒線，會(huì)造成逆變管損壞的現(xiàn)象，而且該溫度限制是一個(gè)相當(dāng)準(zhǔn)確的值。實(shí)際上，變頻器發(fā)熱是由于內(nèi)部器件損耗功率造成的，其中逆變電路占一半，其次就是整流及直流電路、控制及保護(hù)電路等，因此為了降低變頻器內(nèi)部溫度，要求變頻器有良好的散熱環(huán)境，一般做法是利用冷卻風(fēng)扇散熱。

1.2 安裝方式

1.2.1 墻掛式安裝

變頻器的外殼決定了其可以直接靠墻進(jìn)行安裝，我們稱之為墻掛式安裝（圖1）。為了確保較好的通風(fēng)效果，兩側(cè)距離應(yīng)大于100mm，上下方距離不得小于150mm，最重要的是要垂直安裝。除此之外，為了避免異物掉落堵塞變頻器出風(fēng)口，在出風(fēng)口位置上方和下方都要加裝保護(hù)網(wǎng)罩。

1.2.2 柜式安裝

在周圍灰塵較多的環(huán)境，或者是配用電器較多且場所面積允許，則變頻器大多采用柜式安裝方式。若是環(huán)境較干凈可以采用柜外冷卻方式，若是環(huán)境較差，則選用柜內(nèi)冷卻方式，這時(shí)應(yīng)當(dāng)在柜頂安裝抽風(fēng)式冷卻風(fēng)扇，且其位置要盡可能在變頻器正上方。如果一個(gè)控制柜內(nèi)安裝有2臺(tái)或2臺(tái)以上變頻器，則應(yīng)并排安裝。如有其他要求，必須采用縱向安排方式，則每臺(tái)變頻器的間距不得小于50cm，而且在2臺(tái)變頻器之間應(yīng)加1塊隔板，避免下面變頻器出來的熱風(fēng)吹進(jìn)上面的設(shè)備。

圖1 墻掛式安裝及要求

1.3 變頻器的接線

許多設(shè)備在進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，其電源側(cè)和電機(jī)側(cè)往往會(huì)產(chǎn)生諧波干擾。因此，為了保障變頻器運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，安裝時(shí)需注意：首先，傳動(dòng)柜的設(shè)備應(yīng)接地良好，這樣才能確保變頻器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)踐中需要用比較短又粗的接地線將設(shè)備連接到接地母排上，或與公共接地點(diǎn)進(jìn)行連接，尤其需要注意的是，和變頻器相互連接的任何控制設(shè)備都要和它共地。其次，安裝變頻器時(shí)推薦同時(shí)安裝無漆鍍鋅鋼板，以保證變頻器的散熱器和安裝板之間電氣連接狀況良好。最后，為了有效抑制電磁波輻射，變頻器的電機(jī)電纜最好采用屏蔽電纜，屏蔽層的電導(dǎo)不得少于每相導(dǎo)線芯電導(dǎo)的1／10，控制電纜使用屏蔽電纜也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

2 變頻器常見故障及其維護(hù)維修

2.1 參數(shù)設(shè)置類故障及其維護(hù)維修

如果變頻器的參數(shù)設(shè)置不正確，則會(huì)引發(fā)變頻器故障：（1）當(dāng)電機(jī)空載時(shí)，變頻器運(yùn)作正常，但在電機(jī)負(fù)載時(shí)變頻器卻無法正常啟動(dòng)。這種情況一般是發(fā)生在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，應(yīng)立即檢查加減速時(shí)間的設(shè)定是否正確，或提升轉(zhuǎn)矩的設(shè)置參數(shù)。（2）變頻器啟動(dòng)時(shí)電機(jī)頻繁跳停。這種情況要先對(duì)偏置頻率進(jìn)行檢測，如果真有問題要先降低偏置頻率，參數(shù)設(shè)置為0。（3）變頻器頻率參數(shù)設(shè)置得較高，然而電機(jī)轉(zhuǎn)速卻很低。這種情況應(yīng)先對(duì)頻率增益設(shè)定值進(jìn)行檢測，如果參數(shù)設(shè)置為80Hz，那么實(shí)際運(yùn)行頻率為其1／2，所以將其值設(shè)定為40Hz即可。（4）變頻器頻率升至某一數(shù)值，如果繼續(xù)調(diào)高，則頻率保持在一個(gè)固定值上，并不斷跳躍，轉(zhuǎn)速卻無法得到提高。這種情況可調(diào)大最大轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，同時(shí)調(diào)大變頻器容量。

2.2 過流故障及其維護(hù)維修

變頻器過流故障一般有加速、減速及恒速過電流3種情況，這主要是由變頻器加減速時(shí)間導(dǎo)致的負(fù)載發(fā)生突變和分配不均所造成。我們往往對(duì)線路進(jìn)行逐一排查，若是斷開負(fù)載，變頻器依然出現(xiàn)過流故障，則是變頻器逆變電路的原因，可能需要換新的變頻器。

2.3 過載故障及其維護(hù)維修

變頻器過載故障一般包括變頻器過載和電機(jī)過載。主要原因可能是加速時(shí)間比較短，變頻器直流制動(dòng)量比較大，或者電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定、負(fù)載過重等。對(duì)應(yīng)的解決方法是延長加速時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間，還需對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行檢查。變頻器過載，可能是由于配套的電機(jī)和變頻器無法拖動(dòng)該負(fù)載，也有可能是機(jī)械潤滑不良所導(dǎo)致。前者可換新變頻器，后者應(yīng)檢修。

2.4 過熱故障及其維護(hù)維修

變頻器經(jīng)常會(huì)發(fā)生過熱的現(xiàn)象，要先對(duì)電機(jī)散熱情況進(jìn)行檢查，其次應(yīng)檢測變頻器的通風(fēng)情況，最后在給變頻器通電之前，要對(duì)場所周圍溫度、濕度進(jìn)行檢查，如果超出限值變頻器投運(yùn)后會(huì)進(jìn)行報(bào)警，甚至出現(xiàn)功率器件損壞的現(xiàn)象。

IGBT的損耗功率主要包括開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，前者隨開關(guān)頻率的增高而增大，是整個(gè)損耗的主要部分；后者是IGBT控制的平均電流與電源電壓的乘積。由于IGBT是大功率半導(dǎo)體器件，損耗功率使其發(fā)熱較多（尤其是Rg選擇偏大時(shí)），加之IGBT的結(jié)溫不能超過125℃，不宜長期工作在較高溫度下，因此要采取恰當(dāng)?shù)纳岽胧?duì)其進(jìn)行過熱保護(hù)。

散熱一般是采用散熱器，并可進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷。散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：

式中，Tj為IGBT的工作結(jié)溫；P為損耗功率；Rjc為結(jié)—?dú)嶙瑁籖cs為殼—散熱器熱阻；Rsa為散熱器—環(huán)境熱阻；Tjm為IGBT的最高結(jié)溫。

在實(shí)際工作中，我們采用普通散熱器與強(qiáng)迫風(fēng)冷相結(jié)合的措施，并在散熱器上安裝溫度開關(guān)。當(dāng)溫度達(dá)到75～80℃時(shí)，通過SG3525的關(guān)閉信號(hào)停止發(fā)送PMW控制信號(hào)，從而使驅(qū)動(dòng)器封鎖IGBT的開關(guān)輸出，并予以關(guān)斷保護(hù)。

2.5 欠壓故障及其維護(hù)維修

一般情況下，變頻器輸入電壓范圍為320～460V。在電源缺相、電壓過低或設(shè)備內(nèi)部電壓檢測電路異常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變頻器欠壓。在實(shí)際運(yùn)行中，滿載運(yùn)行，輸入電壓不高于340V時(shí)，也有可能導(dǎo)致欠壓故障。當(dāng)變頻器輸入電壓低于正常值時(shí)，應(yīng)采取措施提高電網(wǎng)輸入電壓，或?qū)⒆冾l器降額使用。如果變頻器輸入電壓正常，但在運(yùn)行過程中出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象，則可以判定其為內(nèi)部零部件故障。

3 結(jié)語

綜上所述，變頻器不可避免地會(huì)發(fā)生故障，但隨著其應(yīng)用范圍逐年擴(kuò)大，相關(guān)維護(hù)維修人員對(duì)其性能已逐漸熟悉，對(duì)于其經(jīng)常出現(xiàn)的故障和問題已能盡快判斷并及時(shí)解決。本文對(duì)變頻器的安裝及維護(hù)維修進(jìn)行了分析，希望能促進(jìn)相關(guān)維護(hù)維修人員技術(shù)水平的提高。

［1］李高峰.通用變頻器的正確選用安裝及維護(hù)［J］.科技信息，2009（22）

［2］劉佳暢.變頻器調(diào)試與保養(yǎng)［J］.變頻器世界，2008（10）