變頻器在使用中遇到的問題和故障防范分析

摘 要：變頻器稱為變頻驅動器或驅動控制器，是現代化工業生產制造中重要的電子元件，變頻器根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，以達到節能、調速的目的，變頻器很多保護功能，比如過流、過壓、過載保護等等。但是，在變頻器使用中，由于操作方法及設置環境等不合理，很可能造成變頻器發出錯誤動作指令以及產生故障，基于這種情況，變頻器檢修技術人員應當結合變頻器故障問題，做好故障防范處理，以保證變頻器的正常工作運轉。

關鍵詞：變頻器;故障問題;故障防范處理;操作方法

隨著工業自動化程度的不斷加深，變頻器得到了廣泛應用，變頻器工作原理是給電動機提供調壓調頻電源，并對電流進行轉換，以滿足電機工作運轉需要。變頻器在使用過程中，會受到各種干擾源的影響，比如電子輻射、人為干擾及灰塵堆積等等，如果不加以及時處理，變頻器系統就會產生誤判，不經會影響變頻器的正常工作運轉，嚴重情況下，還會損壞變頻器設備。相對來說，變頻器的工作環境比較嚴苛，其成本昂貴，對于機電設備的質量要求比較高，所以變頻器檢修人員應當定期檢查其運行狀態，及時發現故障問題，以免帶來嚴重的經濟損失。

一、變頻器安裝環境

變頻器是一種電子器件裝置，其對于安裝使用環境的要求比較高，需要按照變頻器安裝使用說明書進行安裝。如果無法滿足變頻器安裝使用說明書上的要求，應當盡可能應用一些控制措施，否則變頻器在后期使用中就會發生故障，甚至影響變頻器的使用壽命[1]。在控制柜中間位置安裝變頻器，以便檢修人員進行日常檢查與維修，垂直安裝變頻器，并在變頻器四周留有充足的空間，利于通風與散熱。一些用戶在使用變頻器過程中，為有效防止他人惡意篡改變頻器控制系統數據參數，就會選擇撤銷其鍵盤，這種情況下，為避免變頻器發生故障，則需對其面板進行密封處理，防止灰塵與粉塵進入變頻器。安裝使用環境過于潮濕，也會在一定程度上干擾變頻器的正常運行，基于此，相關檢修人員應當采取有效的處理措施，盡量減低環境濕度，比如在控制柜外部加設防水罩，或是在條件允許的情況下，安裝空調、除濕機等，做好通風、防潮以及除濕工作，以保證變頻器的平穩運行。此外，針對灰塵、粉塵堆積比較嚴重的情況，要想確保變頻器正常工作運轉，則需要對電氣控制柜進行密封處理，科學設計通風口，以便保證散熱，并在電氣控制柜頂部安裝防塵網，防治灰塵與粉塵進入[2]。

二、電源異常

在變頻器使用中，電源異常是一種比較普遍的故障問題，電源異常一般可氛圍3種形式，一種是缺相，另外兩種是低電壓與停電，造成這些電源異常現象的主要原因在于自然氣候變化，比如暴風雪、雷電等，由于一些地區季節變比較顯著且地域遼闊，發生惡劣天氣的概率比較高，經常會發生電源異常故障。。還有就是通電系統內部出現對地短路及相間短路，這些都會引起變頻器電源異常、電壓波動。此外，一些電網及自行發電的單位，由于難以保證電流輸出的穩定性，也很有可能造成變頻器在使用中出現電源異常，并且電源異常現象會在短時間內的多次重復[3]。為有效環節電源異常情況，保證變頻器的正常使用運行，首先，應當根據電氣設備運行需要，并充分考慮負載電機的降速比例，在此基礎上，選擇合適的變頻器，以維護設備運行的穩定性。其次，運用瞬停 補償來穩定變頻器運行及外部控制回路，當電壓恢復后，對系統運行中的加速過電流實施速度追蹤，使用測速電機來檢測電流，以保證變頻器的平穩工作運轉。最后，對于必須維持運行的機電設備，相關變頻器檢修人員應當將可自動切換的不停電電源裝置安裝在變頻器上，以此維護機電設備的正常工作運轉。

三、雷擊與雷電感應

在變頻器工作運轉中，雷擊或是雷電感應具有一定的破壞力，其所形成的沖擊電壓會嚴重損害變頻器，如果電源系統中暗轉真空斷路器，當發生雷擊與雷電感應時，斷路器開閉會產生較高的沖擊電壓。當真空斷路器斷開時，在耦合作用下，很有可能形成電壓沖擊高峰，這樣就會嚴重損壞變頻器。為防止因電壓沖擊所帶來的電壓損壞，一般情況下，相關檢修人員應當在變頻器輸入端中安裝壓敏電阻或者是其他電壓吸收器件，以便將電壓控制在合理范圍內。如果變壓器一側帶有真空斷路器，就需要在變壓器上安裝RC浪涌吸收器，當機電設備變壓器遭受雷擊與雷電感應時，可立即斷開變頻器，以免其受到損壞，也可減少不必要的經濟損失。

四、電源諧波

目前，在變頻器運行中，一般采用PWM控制，這樣的脈沖控制方式在很大程度上增加了電源產生高次諧波電流的概率，嚴重情況下，甚至造成電壓畸形或者是破壞電源系統運行。對于電源高次諧波電流故障，比較有效的防范處理措施就是使用專用變壓器將變頻器與供電系統進行分離，并將多 種整流橋回路或濾波電抗器等設備安裝在變頻器輸入端，以此減少電源高次諧波電流分量。針對因高次諧波電流造成的變頻器發熱故障，則需要相關檢修人員在電容器發生電容前串接電抗器，以便降低電源高次諧波電流分量，與此同時，檢修技術人員還應當深入分析計算電抗器的電感應，有效防止出現LC震蕩。在變頻器使用中，如果出現了電動機溫度超出正常范圍，可能是由于冷電機的冷卻能力下降所造成的，此時，就需要對電動機進行變頻調速改造。除此之外，在變頻器輸出過程中，可能產生大量的高次諧波電流，這樣會在一定程度上加劇電機內部的鐵損或是銅損現象，要想妥善解決這種故障問題，需要變頻器檢修技術人員在確定電機及負責轉臺及運行范圍的前提下，及時更換變頻器專用電氣，提升電機等級或是對電機執行強冷通風，以保證機電設備的穩定可靠運行。

五、變頻器振動異常與噪聲

在變頻器長期使用中，振動異常與噪聲也是比較普遍的故障問題，一般情況下，變頻器震動異常是由電機脈動轉矩與機械系統共振引起的，當脈動轉矩與機械共振形成一致時，就會造成比較嚴重的變頻器振動異常。解決變頻器振動異常故障問題可通過降低脈沖轉矩來實現，檢修技術人員在調試變頻器過程中，保證控制精準度，在此基礎上，確定機械共振點，發揮變頻器頻率屏蔽功能的優勢作用，將變頻器周圍分布的共振點排除在運行范圍之外。變頻器噪聲分為2種，一種是，變頻裝置噪聲，另一種是，電動機噪聲。在變頻器運行中產生噪聲的主要原因在于冷卻風扇機電抗器在工作運轉中出現故障，為降低變頻器噪音影響，可更換低噪音器件。

六、電磁干擾

在變頻器使用中，由于信號干擾、信號重疊及變頻器屏蔽效果不佳都有可能帶來電磁干擾，電磁干擾可能造成電機設備運行速度不穩定、電機工作運轉時快時慢以及變頻器反應處遲鈍等故障問題。解決電磁干擾可通過提高電源線的屏蔽性，科學合理接地，并加強信號屏蔽線接地、變頻器外殼接地等，以此防止變頻器的電磁干擾。

結 論

綜上所述，在變頻器使用中，要想解決各種樣的故障問題，需要變頻器檢修人員定期檢查變頻器的運行狀態，結合實際的故障問題，切實做好防范處理，以保證變頻器的穩定運行。

參考文獻

[1] 方揚平，周金鋒. 基于PLC控制數模輸入量的變頻器多速段調速設計[J]. 智慧工廠，2020（05）：56-59+78.

[2] 高巧玲，秦燦華. 基于自適應準諧振控制的變頻器并聯VF開環均流控制策略[J]. 微電機，2020，53（07）：79-83.

[3] 張軍. 西門子SINAMICS G120系列變頻器在電力驅動架空游覽車上的應用[J]. 國內外機電一體化技術，2019，22（06）：28-32

作者簡介：李劍南（1970.7-），男，漢族，河南省永城市，電氣工程師，大專學歷，單位：永煤集團新橋煤礦。