使用變頻器要注意的一些問題1引言
近年來，隨著電力電子技術、微電子技術、電動機和控制理論的飛速發展，交流電動機調速系統有了很大的提高，變頻調速技術已經趨于成熟，用晶閘管或全控型器件組成逆變器，容量從幾十瓦到幾十千瓦的異步電動機變頻調速系統大量投入到工業、商業等領域中應用。有關矢量變換控制、直接轉矩控制等新技術在高性能交流調速系統中也取得了根本性的突破，高性能交流調速系統已經能與直流調速系統媲美，交流調速系統正成為調速傳動的主流。
變頻調速是通過改變電動機供電電源頻率進行調速的一種方法，目前采用普通晶閘管、GTR、GTO、IGBT等電力電子器件組成的靜止變頻器對異步電動機進行調速已經廣泛應用。
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2變頻器應用之選型
2．1負載類型和變頻器的選擇：
變頻器不是在任何情況下都能正常使用，因此用戶有必要對負載、環境要求和變頻器有更多了解,電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。
（1）風機和水泵是*普通的負載：對變頻器的要求*為簡單，只要變頻器容量等于電動機容量即可，故選型時常以價廉為主要原則。但對于空壓機、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉等需加大**容量。在這里需要說明，此類負載為長時間低流量運行可選變頻器調速；若為高流量長時間運行，則*好選用串級調速或低效調速。
?。?）起重機類負載：這類負載的特點是啟動時沖擊很大，因此要求變頻器有一定余量。同時，在重物下放時，會有能量回饋，因此要使用制動單元或采用共用母線方式。
?。?）不均衡負載：此類負載有時輕，有時重，例如軋鋼機機械、粉碎機械、攪拌機等，其電動機是允許短時間過載的，對于這類負載應按照其運行過程中可能出現的*大工作電流值來選擇變頻器的原則。即變頻器的額定電流要大于等于電動機的*大承載電流值。
（4）大慣性負載：如離心機、沖床、水泥廠的旋轉窯、陶瓷廠的原料回轉磨等，此類負載慣性很大，因此啟動時可能會產生振蕩，而且電動機減速時會有能量回饋，因此應該用容量稍大**的變頻器來加快啟動，避免振蕩，同時還要安裝制動單元以配合消除回饋電能。
2．2對于長期低速運轉情況，電機在非額定狀態下長時間運轉發熱量會增高，風扇冷卻能力有限，因此必須采用加大減速比的方式或改用6或8級電機，使電機運轉在較高或額定頻率附近。
2．3對于低速運行時要求有較硬的機械特性，要求有一定的調速精度，但在動態性能方面并無較高要求的負載，可選用無反饋矢量控制功能的變頻器；對于某些對調速精度和動態性能都有較高要求的，以及要求高精度同步運行等場合，可采用帶速度反饋的矢量控制功能的變頻器。
3變頻器應用之安裝
3．1物理環境
（1）環境溫度和濕度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到周圍環境的影響，因此要求安裝場所的溫度應保持在-10～40℃之間，相對濕度90%以下，無結露狀態。若安裝在配電盤內，則必須采取必要的措施（如使用電風扇等），以保證工作溫度不高于40℃。如果環境溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑。
?。?）空氣質量。變頻器不能安裝于有腐蝕性氣體、導電塵埃和微粒的場所。使用環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，在這種情況下，應把控制箱制成封閉式結構，并進行換氣。
（3）標高和振動。變頻器應安裝在海拔1000m以下，周圍振動在0.5G以下。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**。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。
變頻器安裝地點還應注意避免陽光直射，要有防止鐵屑、水滴等物落入變頻器內的措施。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，必須垂直安裝，而且必須保留變頻器上下左右一定的散熱空間。**不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。此外，為了防止異物掉進或卡在變頻器的出風口而阻塞風道，*好在變頻器的出風口上方加裝保護網罩。
3．2電氣環境
（1）防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產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，柜內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統無法工作，導致控制單元失靈或損壞。
?。?）防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護，但是，如果輸入端高電壓作用時間長，會使變頻器輸入端損壞。因此，在實際運用中，要核實輸入變頻器的電壓（單相還是三相）和變頻器的額定電壓值。特別是電源電壓極不穩定時要有穩壓設備，否則會造成嚴重后果。
3．3接地
變頻器正確接地是提高控制系統靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好，接地導線截面積應不小于2mm2，長度應控制在20m以內。變頻器的接地必須與動力設備接地點分開單獨接地。信號輸入線的屏蔽層，應接至E(G)上，其另一端絕不能接于地端，否則會引起信號變化波動，使系統振蕩不止。
3．4防雷
在變頻器中，一般都設有雷電吸收網絡，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞。但在實際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器的雷電吸收網絡是不能滿足要求的。在雷電活躍地區，這一問題尤為重要，如果電源是架空進線，在進線處裝設變頻專用避雷器(選件)，或有按規范要求在離變頻器20m的遠處做專用保護接地。如果電源是電纜引入，則應做好控制室的防雷系統，以防雷電竄入破壞設備。
還要注意變頻器與驅動電機之間的距離一般不超過50米，若需更長的距離則應降低載波頻率或增加輸出電抗器（選件）為佳。
4變頻器應用之外部配置
4．1選擇合適的外部常規配件
在輸入電源側選用相應的熔斷器，以避免因內部短路對整流器件的損壞變頻器的型號確定后，若變頻器內部整流電路前沒有保護硅器件的快速熔斷器，變頻器與電源之間應配置符合要求的熔斷器和隔離開關。*好還要加裝由交流接觸器構成的電源通斷控制，其好處是：當電源突然斷電時，可以自動將變頻器與電源脫開，以免來電時變頻器自行投入工作；當變頻器因故障而跳閘時，可通過接觸器使變頻器與電源脫開。
4．2選擇變頻器的引入和引出電纜
根據變頻器的功率選擇合適的導線截面（三或四芯）屏蔽動力電纜。尤其是從變頻器到電機之間的動力電纜一定要選用屏蔽結構的電纜，且要盡可能短，這樣可降低電磁輻射和容性漏電流。當電纜長度超過變頻器所允許的輸出電纜長度時，電纜的雜散電容將影響變頻器的正常工作，為此要配置輸出電抗器。對于控制電纜，尤其是I/0信號電纜也要用屏蔽結構的。對于變頻器的外圍元件與變頻器之間的連接電纜其長度不得超過10m。
4．3在輸入側安裝交流電抗器或EMC濾波器
根據變頻器安裝場所的其它設備對電網品質的要求，若變頻器工作時已影響到這些設備的正常運行，可在變頻器輸入側安裝交流電抗器或EMC濾波器，抑制由功率器件通斷引起的電磁干擾。若與變頻器連接的電網的變壓器中性點不接地，則不能選用EMC濾波器。當變頻器用500V以上電壓驅動電機時，需在輸出側配置du/dt濾波器，以抑制逆變輸出電壓尖峰和電壓的變化，有利于保護電機，同時也降低了容性漏電流和電機電纜的高頻輻射，還能削弱電動機中由于高次諧波電流引起的附加轉矩，改善了電動機的運行特性。
5變頻器應用之故障分析和處理
變頻器在運行中會出現一些故障，其常見的故障原因分析如下：
5．1過電流跳閘的原因分析
（1）重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的表現。主要原因有：負載側短路；負載過重，工作機械卡??；逆變管損壞；電動機的啟動轉矩過小，拖動系統轉不起來；電動機自由滑行時啟動輸出或恢復輸出。
（2）重新啟動時并不立即跳閘，而是在運行過程中跳閘?？赡艿脑蛴校和撦d慣量（GD2）相比，升、降速時間設定太短；V/F曲線選擇不當或轉矩補償設定值較大，引起低速時空載電流過大；電子熱繼電器整定值不當，動作電流設定值太小，引起誤動作。
5．2電壓跳閘的原因分析
（1）過電壓跳閘，主要原因有：輸入電源電壓過高；同負載慣量（GD2）相比，降速時間設定太短；變頻起負載側能量回饋過大，降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想——如來不及放電，此情況可考慮增加外接制動電阻和制動單元；還有可能放電之路發生故障，實際不放電。
（2）欠電壓跳閘，可能的原因有：輸入電源電壓過低；電源容量過小（接有焊機、大電機等）；電源缺相；電源側接觸器**；變頻器整流橋故障。
5．3電動機不轉的原因分析
（1）功能預置不當：上限頻率與*高頻率或基本頻率和*高頻率設定矛盾；使用外接給定時，未對“鍵盤給定/外接給定”的選擇進行預置。
（2）在使用外接給定時，無“啟動”信號。
（3）存在其它原因：機械尤卡住現象；電動機的啟動轉矩不夠；變頻器的電路故障。
在實際應用中出現的問題還很多，只要將問題分析清楚，那么處理起來就很好解決了。
6變頻器應用之維護
現在通用的變頻器，大多使用*新高技術半導體器件制成的控制生產動力用的電子產品。所以，或是受溫度、濕度、振動等周圍環境的影響，或是由于時間漂移等原因，很有可能發生各種故障。為了防患于未然保持使用效果*佳，日常維護是非常必要的。
6．1維護時注意事項
（1）進行維護時，操作者必須直接確認變頻器的輸入電源情況。
（2）切斷電源后，變頻器主電路的電解電容器里，仍有可能充有殘留高壓。
（3）必須等待和確認放凈電容器里的殘留電壓后，才可以進行操作。參考步驟：切斷電源——等待5～10分鐘，充電指示燈熄滅——用萬用表測量直流濾波電容電壓<36V——對變頻器進行維修、檢查。
（4）直接測量變頻器輸出電壓時，必須使用整流式交流電壓表。使用其他一般電壓表或數字電壓表測量高脈沖電壓時，容易產生誤動作或顯示不準確。
6．2日常檢查
使用變頻器時，應每天注意觀察如下事項：
（1）安裝環境是否還適合？
（2）冷卻系統是否工作正常？
（3）周圍振動情況如何?
（4）變頻器及周圍發熱情況如何?
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6．3定期檢查內容
（1）是否受環境影響發生螺絲松動或銹蝕現象？若有則立即擰緊或更換。
（2）變頻器內部或散熱板上是否落入異物？若有則立即用壓縮空氣吹掉異物。
（3）變頻器印刷電路板上各插件是否良好接觸？認真確認各插件連接情況。
（4）冷卻風扇、電解電容器、接觸器等性能是否良好？及時調換**品。
表1 變頻器主要易損件及維修
主 要 部件 | 壽 命 | 現 象 | 處 理 辦法 |
電解電容器 | 2年 | 容量減小 | 更換 |
冷卻風扇 | 1年 | 旋轉不靈 | 更換 |
功率模塊 | — | 燒壞 | 更換 |
整流塊 | — | 燒壞 | 更換 |
吸收電容器 | 1年 | 容量減小 | 更換 |
控制電路板 | 3年 | 工作** | 更換 |
制動電阻器 | 1年 | 阻值變化 | 更換 |
以上所列主要部件的使用壽命為變頻器在額定狀態下連續運行時的數據，由于使用環境不同，實際使用壽命有可能還要短一些。
7總結
變頻器在實際的使用中出現的問題還是很多的，需要我們不斷地分析、處理和總結。本文探討了一些實際應用中的個人見解，由于經歷和經驗上的不足難免有欠缺，因此僅供那些想要使用和正在使用變頻器的工礦企業工程技術人員參考。