變頻器在使用中遇到的問題和故障防范

蔡俊

（東南大學(xué)）

變頻器的工作原理的關(guān)鍵是將電壓及頻率從不變化轉(zhuǎn)化為可變化，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，工作環(huán)境較為嚴(yán)苛，對(duì)設(shè)備質(zhì)量要求較高，對(duì)于變頻器的質(zhì)量控制和管理，及時(shí)處理故障，對(duì)于確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行具有關(guān)鍵意義。從理論上說，變頻器作為電子元器件的裝置是處于無處不在的干擾源影響下的，這些干擾源以電子輻射、灰塵霧霾或是人為影響、電源電纜設(shè)備等渠道，入侵到變頻器的內(nèi)部，造成變頻器控制系統(tǒng)誤判，影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至造成變頻器設(shè)備損壞。變頻器成本高昂，提高自身設(shè)計(jì)水平、制造水平、管理運(yùn)營(yíng)水平是抵抗干擾源頭的重要方面，但從外部增強(qiáng)變頻器抵抗干擾的能力，通過抑制噪聲、消除干擾項(xiàng)，做好相關(guān)外部管理和控制顯得十分必要。當(dāng)然，每個(gè)品牌的變頻器都有安裝環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和要求，只要對(duì)照詳細(xì)的安裝使用說明執(zhí)行足以應(yīng)付大部分突發(fā)問題。如果在高寒高溫高灰塵等較為嚴(yán)苛特殊的環(huán)境下，則必須采取相對(duì)應(yīng)的抑制措施，減小周邊環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響。

圖1

1 消減振動(dòng)和噪音對(duì)變頻器的影響

由于不可避免的電子脈動(dòng)和機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的共振，尤其是脈動(dòng)頻率與機(jī)械的震動(dòng)頻率正好處于一致的時(shí)候，振動(dòng)對(duì)于變頻器的影響就極為嚴(yán)重，極易造成電子元器件的損傷。在震動(dòng)發(fā)生較大的環(huán)境下，要及時(shí)采取避震的措施，墊橡膠材料等。

所謂“噪聲”影響，一般包括變頻裝置自身引發(fā)的噪聲以及電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，對(duì)于變頻器不同的安裝環(huán)境，通常采取不同的措施加以解決，比如在變頻器安裝調(diào)試階段，就應(yīng)該在確保相關(guān)精度標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量地減小脈沖轉(zhuǎn)矩的成分，重點(diǎn)將變頻器機(jī)械振動(dòng)的共振點(diǎn)尋找調(diào)試出來是主要工作內(nèi)容。采取變頻器自身的屏蔽頻率的功能，將這些調(diào)試出來的共振點(diǎn)排除在運(yùn)行范圍之外。同時(shí)，變頻器的噪聲很多時(shí)候是由配備的附屬設(shè)備如冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的，在調(diào)試過程中，也要將這些因素納入調(diào)試范圍，及時(shí)加以屏蔽，及時(shí)選用低噪聲的電子機(jī)械器件。此外，在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間合理設(shè)置交流電抗器，減小因PWM調(diào)制方式造成的高次諧波。

2 消除雷擊或者是感應(yīng)的雷電導(dǎo)致的影響

雷電打擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓，也是可能造成變頻器損壞的原因。此外，當(dāng)變頻器的電源系統(tǒng)自身的帶有真空斷路器的時(shí)候，該斷路器在開閉使用的時(shí)候，也會(huì)有較高沖擊電壓的產(chǎn)生，從而造成過電壓的損壞，對(duì)變頻器產(chǎn)生影響。為了防止這類情況的發(fā)生，要求在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，確保所輸入的電壓不會(huì)高于變頻器控制回路中所允許荷載的最大電壓，保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當(dāng)變頻器使用了真空的斷路器的時(shí)候，及時(shí)采用RC浪涌吸收器。假如變壓器的一次側(cè)安裝了真空斷路器，就一定要在控制時(shí)序上保證真空斷路器的動(dòng)作開始之前，就及時(shí)將變頻器斷開。

隨著變頻器軟件開發(fā)技術(shù)的不斷完善，一般會(huì)通過預(yù)裝內(nèi)部設(shè)置程序來防止故障的發(fā)生，同時(shí)確保變頻器故障發(fā)生后，通過相關(guān)措施消除了故障后設(shè)備還能平穩(wěn)地運(yùn)行。目前可以做到的是對(duì)自由停車過程中的電機(jī)進(jìn)行再啟動(dòng)，對(duì)內(nèi)部故障自動(dòng)復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行，負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大時(shí)能自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行曲線，避免Trip；能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)的異常轉(zhuǎn)距進(jìn)行檢測(cè)。

3 消除電源異常帶來的影響

變頻器的電源異常情況主要包括缺相、低電壓、停電這三種形式，在具體情況下也會(huì)表現(xiàn)為混合發(fā)生的情況，產(chǎn)生的原因主要是風(fēng)雪雷電等自然因素，也會(huì)由于電力系統(tǒng)內(nèi)部的故障，包括對(duì)地短路、相間短路等原因引起的，為了確保變頻器正常工作，就需要對(duì)變頻器供電電源進(jìn)行啟動(dòng)保護(hù)。除了電壓引起的波動(dòng)意外，有些電網(wǎng)和自行發(fā)電的企事業(yè)單位電路設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)頻率的波動(dòng)，且會(huì)長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)出現(xiàn)這樣的問題，對(duì)于電器設(shè)備危害極大，這就需要對(duì)變頻器的平穩(wěn)運(yùn)行提出要求。一旦用電網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)存在利用電源直接啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，就需要防止設(shè)備啟動(dòng)時(shí)造成的電壓瞬間降低，在有條件的情況下，要將這些設(shè)備與變頻器的供電電源系統(tǒng)進(jìn)行隔離，減小他們之間的影響。若是要求設(shè)備在瞬間停止供電后還能夠平穩(wěn)運(yùn)行這樣的高要求場(chǎng)合，一方面可以考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例，采取變頻器內(nèi)外部停電瞬間的補(bǔ)償機(jī)制，另一方面在采購(gòu)時(shí)就需要投入質(zhì)量更高、運(yùn)行更加平穩(wěn)的變頻器設(shè)備，最好能加裝可以自動(dòng)轉(zhuǎn)接的不停電的電源設(shè)備。

4 消除高頻開關(guān)形成尖峰電壓對(duì)電機(jī)絕緣形成的不利

變頻器在正常輸出電壓的過程中，是包含有高頻尖峰浪用的電壓。對(duì)于所產(chǎn)生的高次諧波沖擊電壓，自然影響電動(dòng)機(jī)自身設(shè)備的絕緣強(qiáng)度（以PWM控制型變頻器更為明顯）。應(yīng)采用以下措施：①在設(shè)計(jì)和制造時(shí)，選擇優(yōu)化線路方式，縮短變頻器到電機(jī)之間的配線距離；②采用阻斷二極管的浪涌電壓吸收裝置，對(duì)變頻器輸出電壓進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

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