變頻器應(yīng)用中的幾個(gè)常見問題分析及處理

文/司永超 北京華福工程有限公司天津分公司 天津 300222

1、前言

變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟動(dòng)制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻器已經(jīng)邁進(jìn)了高性能化、多功能化、小體積化及廉價(jià)化階段，正向智能化方向發(fā)展。由于變頻器是弱電控制強(qiáng)電的高科技產(chǎn)品，因此與電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等產(chǎn)品相比，其所需技術(shù)更為綜合更為復(fù)雜。

2、應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決方法

2.1 電磁干擾

2.1.1 主要電磁干擾源和干擾途徑

所造成的干擾主要是變頻器和外部組件之間形成的互相干擾，主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。

（1）外部組件對變頻器的干擾。變頻器的整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、照明設(shè)備等對整個(gè)局域電網(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備甚至對電網(wǎng)電源的質(zhì)量產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的供電電源受到電網(wǎng)中畸變的波形干擾后，若置之不理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器，使其不能正常工作。

（2）變頻器對外部組件的干擾。變頻器相對整個(gè)局域電網(wǎng)來說也是非線性負(fù)載，因此變頻器也對周圍其他組件產(chǎn)生干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對居于電網(wǎng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來說也是一個(gè)電磁干擾源。

2.1.2 抗電磁干擾的措施

（1）空間隔離

空間隔離主要是將容易產(chǎn)生干擾的兩個(gè)設(shè)備在空間位置上分開放置，這樣在產(chǎn)生電磁干擾時(shí)，在傳輸?shù)倪^程中就會(huì)減弱或者消失，減少對其他設(shè)備造成的干擾。但是受到面積的限制，要想實(shí)現(xiàn)完全意義上的空間隔離不太現(xiàn)實(shí)，會(huì)占用很多的空間。針對這種狀況，可以將容易受到干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開放置，在允許的范圍內(nèi)盡量遠(yuǎn)離，在中間可以放置動(dòng)力配電柜等不易受干擾的設(shè)備。

（2）濾波裝置

變頻器在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，對于局域電網(wǎng)以及其他組件的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的干擾。如果使用大功率的變頻器，對功率因數(shù)較低的電網(wǎng)來講干擾更大。針對這種情況一方面可以使用無功補(bǔ)償裝置對功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，另外還可以在變頻器的輸入輸出端安裝濾波器，以此來降低電磁干擾。

2.2 振動(dòng)干擾

變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波引起的磁場會(huì)對許多機(jī)械部件產(chǎn)生電磁策動(dòng)力，策動(dòng)力的頻率如果和某些機(jī)械部件的頻率接近或相等，就會(huì)產(chǎn)生電磁原因?qū)е碌恼駝?dòng)。減弱或消除振動(dòng)的方法主要是在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間接入交流電抗器，主要是為了減弱變頻器輸出電流中的高次諧波。此電抗器一定要安裝在距離變頻器最近的地方，以減少引線的距離。

2.3 發(fā)熱問題

在變頻器長期運(yùn)行的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，其中一部分熱量由于不能及時(shí)擴(kuò)散而殘留在設(shè)備內(nèi)部，加速了設(shè)備的老化。所以針對這種現(xiàn)象，為了延長變頻器的使用壽命，提高運(yùn)行效率，要對其進(jìn)行降溫處理，主要措施有以下幾個(gè)方面。

2.3.1 采用風(fēng)扇散熱

通過設(shè)備內(nèi)部的風(fēng)扇可以降低產(chǎn)生的熱量，同時(shí)還可以在設(shè)備的機(jī)房中安裝循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)，來保證室內(nèi)的溫度，從而達(dá)到變頻器降溫的目的。

2.3.2 調(diào)節(jié)環(huán)境溫度

變頻器是極精細(xì)的電子設(shè)備，包含多種電子元件和電解電容等組件，溫度的高低直接影響著其使用壽命的長短。一般變頻器的運(yùn)行環(huán)境一般要求在-10～50℃之間，如果能降低變頻器運(yùn)行的環(huán)境溫度，既延長了變頻器的使用壽命，又能保障設(shè)備性能的穩(wěn)定。所以比較重要的設(shè)備機(jī)房都會(huì)設(shè)有專門的散熱冷卻系統(tǒng)，主要包括加裝空調(diào)、加裝風(fēng)道、加裝水冷設(shè)備。

3、使用變頻器應(yīng)注意的問題

（1）選擇變頻器時(shí)應(yīng)注意負(fù)載類型，負(fù)載類型主要分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載如轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)、皮帶機(jī)等，降轉(zhuǎn)矩負(fù)載如風(fēng)機(jī)、水泵等，恒功率負(fù)載如機(jī)械加工車床、卷取機(jī)等，選用對應(yīng)負(fù)載類型匹配的變頻器才能滿足控制要求。

（2）應(yīng)根據(jù)負(fù)載額定電流而不能簡單地通過負(fù)載功率選擇變頻器。因?yàn)樽冾l器的標(biāo)注適配功率是對應(yīng)4級電機(jī)的，同功率6級以上的電機(jī)和變級電機(jī)等電機(jī)的額定電流大于4級電機(jī)。

（3）變頻器如果要長電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足。所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

（4）對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫、高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一檔。

（5）變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣既減小了電纜的對地電容，又可能減少干擾的發(fā)射源。如果變頻器和電機(jī)之間為20m以內(nèi)的近距離，電動(dòng)機(jī)可以直接與變頻器連接；對于變頻器和電機(jī)之間為20m到100m的中距離連接，需要調(diào)整變頻器的載波頻率來減少諧波及干擾或加裝輸出交流電抗器；而對變頻器和電機(jī)之間為100m以上的遠(yuǎn)距離連接，不但要適度降低載波頻率，還要加裝輸出交流電抗器。

（6）為了防止變頻器的諧波對其它電子類設(shè)備的信號干擾，一般要求變頻器到電機(jī)選用屏蔽電纜或者全部用穿金屬線管屏蔽。但采用屏蔽電纜或穿線管時(shí)容易增大對地電容從而導(dǎo)致變頻器報(bào)故障，建議此時(shí)在變頻器加裝輸出交流電抗器。

（7）變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下。不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

結(jié)語：

變頻器的應(yīng)用有利地推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，并且在自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。但是在實(shí)際運(yùn)行的過程中，變頻器也因諸多因素而影響著它的正常運(yùn)行。所以對存在的問題進(jìn)行分析，找出問題所在，有利于把變頻器的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極致，進(jìn)一步為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]周芒.變頻器應(yīng)用技術(shù)中的抗干擾問題[J].電工技術(shù)，工技術(shù)，2001，（11）:31-32.

[2]劉曉林.變頻器壓頻比的正確設(shè)定[J].電工技術(shù)雜志，2001，（6）:41-42.