淺談電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)變頻器的危害及其解決措施

儲(chǔ)吉慧

摘要：當(dāng)前國內(nèi)中工業(yè)設(shè)備都對(duì)變頻器進(jìn)行配置，以實(shí)際的工作需求為基準(zhǔn)，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，起到節(jié)能的作用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的共同提高，但是電網(wǎng)電壓波動(dòng)會(huì)危害變頻器，導(dǎo)致過電壓、過電流的現(xiàn)象出現(xiàn)，使單元燒壞等現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響工業(yè)正常的生產(chǎn)?；诖?，本文首先對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)變頻器的危害進(jìn)行分析，然后提出具體的解決措施，希望為相關(guān)人士提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)電壓;變頻器;危害;解決措施

引言：電網(wǎng)電壓波動(dòng)引發(fā)原因?yàn)楣β守?fù)荷出現(xiàn)沖擊性的特征，接地故障、雷擊等多種因素都會(huì)使電壓電網(wǎng)出現(xiàn)故障問題，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同幅度的波動(dòng)情況，出現(xiàn)停電的情況，在變頻器方面，會(huì)引發(fā)報(bào)警裝置，如果沒有對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，會(huì)燒毀逆變單元，引發(fā)嚴(yán)重的后果。因此在掌握電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)變頻器危害的基礎(chǔ)上，對(duì)具體的解決策略進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以確保工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

一、電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)變頻器的危害

電網(wǎng)電壓波動(dòng)主要是指供電系統(tǒng)電壓在多種因素的影響下，數(shù)值出現(xiàn)瞬間變動(dòng)，例如，雷電突擊會(huì)在地面中釋放出較大數(shù)量的電流，電網(wǎng)電壓的數(shù)值瞬間下降。再比如，與電網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備出現(xiàn)短路、斷路的現(xiàn)象，會(huì)使電壓在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)異常，以往掛網(wǎng)設(shè)備波動(dòng)出現(xiàn)的時(shí)間較短，所以在電壓穩(wěn)定之后，維修人員手動(dòng)復(fù)位變頻器即可。但是當(dāng)前在我國經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，負(fù)載類設(shè)備、換熱站數(shù)量呈逐年增加趨勢(shì)，導(dǎo)致手動(dòng)復(fù)位變頻器的時(shí)間較長，從而對(duì)生產(chǎn)與生活帶來不良影響。電壓波動(dòng)的種類主要分為過電壓、欠電壓，過電壓主要出現(xiàn)在導(dǎo)線與相對(duì)地之間，其中的電壓數(shù)值已經(jīng)超過設(shè)備的額定范圍。欠電壓主要是指交流電壓的根植下降，與額定值相比，小于10%，持續(xù)時(shí)間在60秒以上被稱為電網(wǎng)電壓波動(dòng)。

過電壓對(duì)變頻器的危害：變頻器的主電路由多個(gè)部分組成，其中重要的電路有直流、整流、輔助、逆變電路，變頻器在對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)解時(shí)，首先需要將交流電轉(zhuǎn)變成直流電，然后將直流電轉(zhuǎn)變成交流電，過電壓主要是電壓出現(xiàn)危險(xiǎn)值，主要發(fā)生部位在中間直流回路中。過電壓對(duì)變頻器的造成的危害有很多，具體呈現(xiàn)在以下幾方面。首先電機(jī)鐵芯磁通與電網(wǎng)電壓數(shù)值呈正比，電壓驟然升高，會(huì)使磁路處于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致勵(lì)磁電流的數(shù)值會(huì)有所增加，使得電機(jī)出現(xiàn)溫度異常，隨著溫度的持續(xù)升高，會(huì)嚴(yán)重的損毀電機(jī)，甚至?xí)?dǎo)致電機(jī)直接報(bào)廢。其次，中間部位直流回路電壓與電網(wǎng)電壓的數(shù)值呈正比，在向電機(jī)側(cè)輸入電壓的過程中，會(huì)增大脈沖值的幅度，使得電機(jī)無法發(fā)揮正常的絕緣功能[1]。最后，過電壓會(huì)將電容充滿在中間位置直流回路的濾波器中，一旦容量超出額定范圍，就會(huì)使電容器出現(xiàn)裂痕，如果變頻器內(nèi)部安置預(yù)警系統(tǒng)，會(huì)終止運(yùn)行路徑，保證內(nèi)部電路的安全性。

欠電壓對(duì)變頻器的危害：使用變壓器的許多器件，在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)小幅度波動(dòng)時(shí)，一般不會(huì)對(duì)功率器件造成危害。例如，電網(wǎng)電壓在介入的瞬間出現(xiàn)了小幅度的下降，不會(huì)嚴(yán)重影響到功率器件。為了避免變頻器受到損毀，如果母線電壓的數(shù)值一直過低，電源沒有充足的電壓作為支持，無法啟動(dòng)開關(guān)進(jìn)行工作，這時(shí)在變頻器電源中，沒有實(shí)際的輸出，控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)秩序混亂的情況，無法使功率器件處于關(guān)閉的情況，在這種情況下就會(huì)對(duì)變頻器造成破壞，由過電壓、欠電壓引起的變頻器問題，需進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，在這一局限性下，會(huì)使得工作效率下降。

二、解決電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)變頻器危害的具體策略

由于過電壓對(duì)變頻器的危害較大，所以本文主要探究過電壓對(duì)變頻器危害的解決策略，具體內(nèi)容以如下報(bào)道呈現(xiàn)。

（一）吸收多余能量

在雷擊事故、電容驟然放電等因素下造成的電壓驟然升高，需要對(duì)多余能量進(jìn)行吸收，具體可以配備浪涌吸收裝置，或者將多個(gè)電抗器進(jìn)行串聯(lián)，這時(shí)在上述因素引起的過電壓，就會(huì)通過這些裝置，發(fā)揮能量的吸收作用。一旦電路中的電壓數(shù)值驟然間在觸發(fā)電壓之上，電路會(huì)被穿透，或者出現(xiàn)導(dǎo)通的情況，將強(qiáng)電流釋放在地面上，以免設(shè)備原件受到損毀。

（二）調(diào)節(jié)變頻器參數(shù)

我國在社會(huì)生產(chǎn)中，如果工藝對(duì)電機(jī)降速?zèng)]有過多的要求，這時(shí)可以采用手動(dòng)的方式進(jìn)行參數(shù)的更改，使得電機(jī)的減速時(shí)間與實(shí)際的生產(chǎn)需求相符，在不出現(xiàn)超電壓情況時(shí)，降低負(fù)載下降的速度。如果負(fù)載下降的速度受到工藝流程的限制，為了避免在變頻器負(fù)載下降的情況下，出現(xiàn)過電壓，引發(fā)跳停影響正常的工業(yè)生產(chǎn)，可以對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行調(diào)整，通過頻率值的控制以免設(shè)備運(yùn)行速度過快[2]。

（三）負(fù)載并聯(lián)在儲(chǔ)能元件的兩端

現(xiàn)階段為了降低過電壓對(duì)變頻器的危害，可以將負(fù)載在儲(chǔ)能元件的兩側(cè)中進(jìn)行并聯(lián)，在變頻器正常運(yùn)行的過程中，對(duì)直流母線的電壓情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察，為了加強(qiáng)對(duì)功率管開關(guān)的控制，需要對(duì)導(dǎo)通臨界值進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，一旦其與臨界數(shù)值相符，通過負(fù)載并聯(lián)，就會(huì)對(duì)多余能量進(jìn)行吸收，控制電壓升高的速率。如果在電路中，能量沒有進(jìn)行過多的反饋，說明在電阻并聯(lián)附加電阻中具有能量消耗的特性，受到這種因素的影響，電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的情況，呈現(xiàn)出反復(fù)利用的特點(diǎn)，這種電阻可以被稱為泄放電阻，常見的元件為小型的燈泡、二極管等，在中間直流回路上，市面上的小功率變頻器均對(duì)泄放電阻、控制單元進(jìn)行安裝。如果變頻器的功率數(shù)值較大，需要以實(shí)際工藝為需求，增加泄放電阻，使直流回路中多余的能量有多余的通道作為支持，以免消耗電壓的數(shù)值過大使多余能量的數(shù)值升高[3]。

（四）電容布設(shè)在中間直流回路

以變頻器的泵機(jī)的功率數(shù)值作為依據(jù)，對(duì)中間直流回路中的電流、電壓數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)結(jié)束后，科學(xué)的挑選電容進(jìn)行串聯(lián)，從而將過多的能量儲(chǔ)存起來，保障回路的抗電壓能力。除此之外，為了有效的應(yīng)對(duì)電壓的驟然升高，可以增加變頻器電容的容量，但是在這一過程中需要關(guān)注與變頻器相關(guān)聯(lián)的泵機(jī)功率數(shù)值，否則會(huì)造成資金損失。

（五）直流母線共用多臺(tái)變頻器

設(shè)備在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果出現(xiàn)短暫的停電情況，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，所以如果停電時(shí)間較短，不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生過大的干擾，在電機(jī)制動(dòng)的過程中，如果對(duì)能量進(jìn)行合理的運(yùn)用，就會(huì)起到節(jié)能的效果，避免設(shè)備停運(yùn)引發(fā)的電壓波動(dòng)情況。

在處理欠電壓對(duì)變頻器造成的危害時(shí)，可以通過蓄電池安裝方法，為變頻器提供電力支持，一旦電力過低，就會(huì)將蓄電池的電能進(jìn)行啟用，為變頻器供電，保障正常的工業(yè)生產(chǎn)。

結(jié)束語：

綜上所述，電網(wǎng)電壓波動(dòng)會(huì)對(duì)變頻器造成嚴(yán)重的危害，變頻器的應(yīng)用廣泛，為了確保變頻器運(yùn)行的安全性，在最大化的程度上延長變頻器的壽命，需要明確電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)變頻器的危害，采取針對(duì)性的解決對(duì)策，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)行。

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