淺析變頻器的應(yīng)用與維護(hù)

摘 要：隨著科技不斷發(fā)展，變頻技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)水平也在不斷提高，現(xiàn)在通用變頻器的需求市場(chǎng)不斷增大，市場(chǎng)的旺盛需求導(dǎo)致變頻器的生產(chǎn)規(guī)模也相應(yīng)增加，變頻器的售價(jià)也有所降低，又促進(jìn)更多的產(chǎn)業(yè)使用變頻器，變頻器在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。文章對(duì)變頻器的常見故障、故障原因、使用注意事項(xiàng)、維修維護(hù)方法進(jìn)行了闡述。文章結(jié)合本人多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)變頻器應(yīng)用和維護(hù)提出一些建議，望與業(yè)內(nèi)專家人士進(jìn)行溝通探討。

關(guān)鍵詞：變頻器；應(yīng)用；維護(hù)；故障

機(jī)械安裝變頻器后可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速和軟啟動(dòng)功能，這就讓機(jī)械的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)控制精度和產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高。讓機(jī)械生產(chǎn)更自動(dòng)化和節(jié)能化，交流制動(dòng)系統(tǒng)的控制性能提升。在過去，比如說水泵、風(fēng)機(jī)這些傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，一般的調(diào)節(jié)方法都是在出口、入口處設(shè)置擋板，通過調(diào)節(jié)擋板的面積來控制送水量或送風(fēng)量，這種方法雖然是能調(diào)節(jié)送風(fēng)、送水量，但是會(huì)造成動(dòng)能損失，大量的能源在調(diào)節(jié)過程中損失。且因?yàn)樗谩⑺惋L(fēng)機(jī)都是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其基礎(chǔ)功率非常的大，如果采用變頻器來控制送水、送風(fēng)的壓力，不再采用擋板法，這至少能節(jié)約20%以上的能量，有的機(jī)械節(jié)能率甚至能達(dá)到50%。變頻器在使用中會(huì)容易受到外界因素的干擾，比如說工作場(chǎng)地內(nèi)溫度變化、電源質(zhì)量?jī)?yōu)劣、現(xiàn)場(chǎng)的工作粉塵都可能會(huì)造成變頻器出現(xiàn)故障。變頻器本身工作也會(huì)產(chǎn)生一些不好的影響，如導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、高次諧波干擾等。

1 內(nèi)部原因故障類型與原因

1.1 過載故障

過載是導(dǎo)致變頻器發(fā)生故障的最常見原因。電源電壓不夠高、加速用時(shí)過短、制動(dòng)量過大都可能會(huì)導(dǎo)致變頻器過載。針對(duì)此故障我們解決方法主要對(duì)電源電壓進(jìn)行檢查，讓電壓能升高到變頻器額定電壓范圍內(nèi)，放慢加速腳步，延長(zhǎng)加速時(shí)間，控制制動(dòng)額載并且延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間。定期對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，補(bǔ)充機(jī)械潤(rùn)滑劑。

1.2 過電流和過壓

逆變管、整流橋出現(xiàn)損壞會(huì)導(dǎo)致變頻器剛通上電就發(fā)生電流故障，要及時(shí)檢修更換零件。如果把電動(dòng)機(jī)拿下后不再報(bào)警，就說明電機(jī)與變頻器的連接線路斷路了。過流往往是因?yàn)闄C(jī)械卡死，導(dǎo)致超載。根據(jù)以上幾個(gè)原因有針對(duì)性的進(jìn)行檢查能提高故障排查效率。

1.3 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的故障

針對(duì)不同的機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，變頻器啟動(dòng)的方式、參數(shù)設(shè)置、控制設(shè)定都要相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)參數(shù)設(shè)定不當(dāng)導(dǎo)致發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)變頻器與電動(dòng)機(jī)的說明或故障代碼來更改參數(shù)，也可以直接恢復(fù)出廠設(shè)置來進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

2 變頻器的干擾基本類型及抗干擾維護(hù)措施

2.1 靜電感應(yīng)干擾

定義：變頻器周圍的電器回路可能造成磁通變化，在相應(yīng)的電纜當(dāng)中出現(xiàn)電勢(shì)。這個(gè)干擾的影響力大小是干擾磁通的大小、電纜閉環(huán)面積大小和電纜與干擾源的安置位置等因素決定。應(yīng)對(duì)措施：（1）讓控制器的電纜與變頻器回路電纜或其他機(jī)械設(shè)備電纜分開，盡量讓電纜與電纜之間的距離保證在10厘米以上，30厘米最佳。如果因?yàn)榭臻g限制原因無法讓電纜之間保持距離，那么可以選擇將不同的電纜穿鋼管來屏蔽處理。（2）在電纜選擇時(shí)，盡量選取有屏蔽網(wǎng)線層的電線，并且這個(gè)屏蔽網(wǎng)線層的一端要接地線。（3）如果電纜與電纜之間需要交叉鋪設(shè)時(shí)最好選擇90度直角鋪設(shè)保證電纜接觸面積最小。切不可平行鋪設(shè)。

2.2 靜電耦合干擾

定義：變頻器的控制電纜與其控制總線與機(jī)械內(nèi)其他電回路產(chǎn)生靜電耦合現(xiàn)象。如果受到靜電耦合干擾可以采取以下措施進(jìn)行控制干擾。應(yīng)對(duì)措施：（1）電纜間設(shè)置屏蔽導(dǎo)體，并且將這個(gè)導(dǎo)體連接到地線上。（2）控制電纜與電源電纜之間要保持距離，電源電纜的電流大很容易對(duì)其他線路產(chǎn)生電磁反應(yīng)。

2.3 線路接觸不良干擾

定義：變頻器的控制電纜的接電點(diǎn)與繼電器的接電點(diǎn)接觸不良從而在電纜當(dāng)中產(chǎn)生一些電磁干擾。應(yīng)對(duì)措施：（1）如果是因?yàn)槔^電器的接電觸點(diǎn)接觸不良的原因，那么就可以將接點(diǎn)觸點(diǎn)并聯(lián)，選用高導(dǎo)電性的鍍金觸點(diǎn)的繼電器，或者選購繼電器時(shí)選則密封型繼電器，實(shí)在無法解決時(shí)采用接觸器來替代繼電器。（2）如果是因?yàn)殡娎|接電觸點(diǎn)接觸不良的原因，就需要定期對(duì)接電點(diǎn)進(jìn)行檢查，及時(shí)的將松開的接點(diǎn)擰緊并加固。

2.4 供電干擾

定義：電源在實(shí)際中不可能只對(duì)變頻器進(jìn)行供電，會(huì)有很多其他的用電設(shè)備從同一電源處接電，這些其他的用電設(shè)備會(huì)在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生一定的干擾。應(yīng)對(duì)措施：（1）將變頻器控制電源與其他設(shè)備的電源區(qū)分開，使用不同的供電系統(tǒng)。（2）如果無法將電源區(qū)分使用，那么就需要在變頻器的輸入端安裝一個(gè)線路濾波器。（3）給變頻器安裝隔離變壓器，且變壓器要接地線。

2.5 接地干擾

定義：因?yàn)楦鱾€(gè)接地回路設(shè)置不合理，比如說會(huì)有多個(gè)接地點(diǎn)設(shè)置，那么就會(huì)有電位差產(chǎn)生，接地就失去了意義。應(yīng)對(duì)措施：（1）各設(shè)備的接地點(diǎn)必須統(tǒng)一，不要造成多個(gè)接地點(diǎn)出現(xiàn)。（2）接地行為要在變頻器的側(cè)邊進(jìn)行，并設(shè)置專用的接地端，此接地端不與其他設(shè)備的接地端子共用，并控制接地端的相對(duì)地電阻，建議控制在10歐姆內(nèi)。

3 諧波問題及對(duì)策

3.1 問題表現(xiàn)

變頻器受到諧波干擾的影響很大，目前所有的變頻器的用電流程都包括了濾波、整流、逆變這三個(gè)基礎(chǔ)部分。整流采用了三相橋式，一般來說整流的問題不是很大。造成諧波產(chǎn)生一般是因?yàn)闉V波環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié)，一般變頻器濾波采用大電容設(shè)備來濾波。逆變環(huán)節(jié)使用三相橋式IGBT逆變器。其輸出端就有諧波和低次諧波，這些諧波會(huì)引起轉(zhuǎn)矩型脈動(dòng)，這種諧波脈動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)負(fù)載有很大的影響，高次諧波會(huì)使變頻器的輸出電纜出現(xiàn)流量很大漏電，使得電動(dòng)機(jī)不能達(dá)到額定輸出量。

3.2 應(yīng)對(duì)策略

（1）解決散熱問題就需要使用變頻調(diào)速專用電動(dòng)機(jī)。（2）選購變頻器時(shí)要選諧波產(chǎn)生小的變頻器，從而在源頭上降低諧波干擾。（3）對(duì)變頻器安裝專用的濾波器，并對(duì)諧波的相位、幅值進(jìn)行專門檢測(cè)，讓濾波器生成一個(gè)與之相反等量的電流，從而抵消諧波干擾。（4）供電電源要提高它的內(nèi)阻抗，因?yàn)樽儔浩髟O(shè)置的短路阻抗值越大，諧波的分量值就越小。（5）設(shè)計(jì)安置電抗器，在變頻器的輸出、輸入端設(shè)計(jì)安裝上合適的諧波濾波器或電抗器，濾波器可以選用LO型，這種濾波器吸收諧波能力強(qiáng)，很好的抑制諧波干擾。

4 結(jié)束語

隨著科技的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)也更加成熟，變頻器在各設(shè)備中的使用率越來越高，所以我們要更加的重視變頻器的應(yīng)用與維護(hù)工作，保證其正常工作不受電磁這些外在因素的干擾。在安裝過程需要注意控制電纜與其他電纜設(shè)計(jì)安裝，使用時(shí)要核對(duì)好參數(shù)再使用，如果發(fā)生故障要有針對(duì)性的根據(jù)故障表現(xiàn)狀態(tài)來進(jìn)行檢修。對(duì)電機(jī)、電纜、變頻器要定期檢查和保養(yǎng)。變頻器的調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用的發(fā)展是我們要密切關(guān)注的，這也是變頻器能夠得到很好推廣與應(yīng)用的基本保障。對(duì)于變頻器現(xiàn)存的問題希望通過變頻器本身設(shè)計(jì)的功能來補(bǔ)償來解決。讓變頻器的節(jié)能、保護(hù)功能發(fā)揚(yáng)光大，為整個(gè)社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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