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變頻器應用中存在的問(wèn)題及處理對策
摘要： 變頻器在交流拖動(dòng)系統應用中呈現優(yōu)良的控制性，可以實(shí)現軟起動(dòng)和無(wú)級調速，進(jìn)行加減速控制，使電動(dòng)機獲得高性能，而且具有顯著(zhù)的節能效果。所以應用變頻調速可以提高生產(chǎn)機械的控制精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而利于實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。因此變頻器近年來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節得到了廣泛的應用。但變頻器在實(shí)際應用和維護檢修中也暴露出一些問(wèn)題需要引起重視。
一. 變頻器推廣應用中的誤區
變頻器在交流電機拖動(dòng)應用中，其優(yōu)勢有目共睹。但是一些企業(yè)在新上和改建項目過(guò)程中往往對變頻器的應用不予考慮，其中設備投資高是主要原因，主觀(guān)認為電動(dòng)機控制采用傳統的控制方式能夠節省不小的投資，這種觀(guān)念實(shí)際上進(jìn)入了一個(gè)誤區。傳統控制方式一般采用星-角轉換和自藕變壓器啟動(dòng)，從控制端到電動(dòng)機之間需要兩條電纜，在中等規模以上企業(yè)由于電動(dòng)機的控制均是集中控制，那么電纜大都有一定的長(cháng)度。所以變頻器與傳統控制方式相比，雖然設備投資高，但是節約了一條電纜，而且近年來(lái)電纜的價(jià)格一直在走高，因此55KW以上電機采用變頻器控制的投資和傳統控制方式相近，且技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量都已成熟。另外其良好的節能性能，有很高投資回報率。在風(fēng)機、水泵等負載上使用兩年就能收回投資，直接經(jīng)濟效益明顯。還有變頻器的軟啟動(dòng)性能對泵類(lèi)機械設備的沖擊磨損小，可延長(cháng)機械設備的檢修周期及使用壽命，間接經(jīng)濟效益也是十分突出的。國外80%以上電動(dòng)機都采用變頻器控制，而我國在這方面的普及率還是非常低，應用推廣緩慢，除了技術(shù)、人員素質(zhì)外，觀(guān)念和意識保守，設計、技術(shù)改造理念上的延襲陳舊，是阻礙發(fā)展的主要原因。應該采取措施打破阻礙發(fā)展的瓶頸，使變頻器優(yōu)良性能得到普遍應用。
二. 變頻器的選型
選用變頻器要按照生產(chǎn)機械的類(lèi)型、調速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器。通常負載有三種類(lèi)型：恒轉矩負載、風(fēng)機泵類(lèi)負載和恒功率負載。因此選用變頻器首先要搞清電動(dòng)機所帶負載的性質(zhì)。不同負載類(lèi)型，選不同類(lèi)型的變頻器。并且兩者功率要相互匹配。良好的選型是保證變頻器長(cháng)周期安全運行的前提。
三. 變頻器的運行環(huán)境即安裝要點(diǎn)
變頻器屬精密電子裝置，所以溫度、灰塵與潮濕也對其壽命影響較大。變頻器的環(huán)境運行溫度一般要求－10℃~+50℃，良好的運行工作環(huán)境，可降低變頻器的故障率，延長(cháng)變頻器的壽命。安裝接線(xiàn)，變頻器輸入端加裝空氣開(kāi)關(guān)，以防變頻器發(fā)生短路時(shí)起到保護作用。變頻器輸出端要加裝接觸器通過(guò)自身控制使其導通�？刂凭�(xiàn)盡量不要太長(cháng)，否則易受干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作�？刂凭�(xiàn)要選用屏蔽線(xiàn)，一端接地。接地地線(xiàn)應保證良好以防止地線(xiàn)帶電而損壞變頻器�！ �
四. 諧波問(wèn)題及對策
諧波問(wèn)題是變頻器應用中的薄弱環(huán)節且是不可避免的。變頻器輸出電壓中含有除基波以外的其它諧波，較低次諧波通常對電動(dòng)機負載影響較大，引起轉矩脈動(dòng)，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動(dòng)機出力不足，另外諧波會(huì )對供電電源系統產(chǎn)生電力污染，會(huì )影響電網(wǎng)系統中其它設備的正常使用。因此變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制，在現場(chǎng)通常采用安裝電抗器的方法抑制諧波。在變頻器的輸入端與輸出端必須串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器。另外要做好良好的接地。
五. 變頻器基本參數的設定
1，頻率限制
即設定變頻器輸出頻率的上、下限幅值。一般情況下電機散熱靠本身風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，因此下限頻率不能低于15HZ。如果工藝要求經(jīng)常低速運行（小于15HZ），則電機要另加散熱風(fēng)扇。上限頻率幅值不能超出50HZ,否則損壞電機。如果工藝要求頻率大于50HZ，需配置專(zhuān)用電機。
2，轉矩補償
又稱(chēng)轉矩提升，即補償因電動(dòng)機低速時(shí)轉矩降低。通過(guò)設定可使加速時(shí)電壓自動(dòng)提升以補償起動(dòng)轉矩，使電動(dòng)機加速順利進(jìn)行。補償時(shí)要根據負載起動(dòng)特性進(jìn)行整定，如變頻器的轉矩提升參數調的很高，這樣變頻器的啟動(dòng)電流會(huì )很大，會(huì )出現經(jīng)常跳“過(guò)流”，也容易損壞模塊。因此轉矩提升應適當。目前矢量型變頻器，能自動(dòng)調整輸出最大轉矩。
3，加減速時(shí)間
加減速時(shí)間就是輸出頻率從0上升到最大頻率和從最大頻率下降到0所需時(shí)間。設定時(shí)要滿(mǎn)足在電動(dòng)機加速時(shí)防止過(guò)電流，減速時(shí)以防止過(guò)電壓。這需要根據負載特性定出最佳加減速時(shí)間。以使運轉中不發(fā)生過(guò)電流、過(guò)電壓報警為原則，將加減速時(shí)間縮短。
4， 頻率設定信號增益
此功能僅在用外部模擬信號設定頻率時(shí)才有效。在早期生產(chǎn)的產(chǎn)品中經(jīng)常使用，它是用來(lái)設定外部模擬信號電壓與變頻器輸出頻率關(guān)系的參數。當模擬輸入信號為最大時(shí)(如10v、或20mA)，變頻器輸出頻率為0～50Hz，增益信號設定為100%，如外部設定信號為0～5v時(shí)，若變頻器輸出頻率為0～50Hz，則將增益信號設定為200%
5，節能控制
風(fēng)機、水泵都屬于變轉矩負載，負載轉矩與轉速呈平方關(guān)系，具有節能控制功能的變頻器設有專(zhuān)用V/f模式，這種模式可改善變頻器的效率，可根據負載電流自動(dòng)降低變頻器輸出電壓，以達到節能目的。對于風(fēng)機、水泵類(lèi)負載變化較大的設備，應選用此參數以此來(lái)實(shí)現最佳的節能效果。
六. 變頻器維修經(jīng)驗及處理辦法
在現場(chǎng)對變頻器行操作的人員，如果對常見(jiàn)的故障情況能作出判斷和處理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的損失。為此，總結了一些變頻器的常見(jiàn)基本故障的檢測和判斷，供參考。
1， 上電跳閘或變頻器主電源接線(xiàn)端子部分出現火花。
斷開(kāi)電源線(xiàn)，檢查變頻器輸入端子是否短路，檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否短路�？赡茉蚴钦髌鲹p壞或中間電路短路。
2， 上電無(wú)顯示斷開(kāi)電源線(xiàn)，檢查電源是否有缺相或斷路情況，如果電源正常則再次上電后則檢檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否有電壓，如果上述檢查正常則判斷變頻器內部開(kāi)關(guān)電源損壞。
3， 開(kāi)機運行無(wú)輸出（電動(dòng)機不啟動(dòng)）
斷開(kāi)輸出電機線(xiàn)，再次開(kāi)機后觀(guān)察變頻器面板顯示的輸入頻率，同時(shí)測量交流輸出端子�？赡茉蚴亲冾l器啟動(dòng)參數設置或運行端子接線(xiàn)錯誤、也可能是逆變部分損壞或電動(dòng)機沒(méi)有正確鏈接到變頻器。
4， 運行時(shí)“過(guò)電壓”保護，變頻器停止輸出
檢查電網(wǎng)電壓是否過(guò)高，或者是電機負載慣性太大并且加減速時(shí)間太短導致的制動(dòng)問(wèn)題，
5， 運行時(shí)“過(guò)電流”保護，變頻器停止輸出
電機堵轉或負載過(guò)大�？梢詸z查負載情況或適當調整變頻器參數。如無(wú)法奏效則說(shuō)明逆變器部分出現老化或損壞。
6， 運行時(shí)“過(guò)熱”保護，變頻器停止輸出
視各品牌型號的變頻器配置不同，可能是環(huán)境溫度過(guò)高超過(guò)了變頻器允許限額，檢查散熱風(fēng)扇是否運轉或是電動(dòng)機過(guò)熱導致保護關(guān)閉。
7， 運行時(shí)“接地”保護，變頻器停止輸出
參考操作手冊，檢查變頻器及電機是否可靠接地，或者測量電機的絕緣度是否正常。
8， 制動(dòng)問(wèn)題（過(guò)電壓保護）
如果電機負載確實(shí)過(guò)大并需要在短時(shí)間內停車(chē)，則需購買(mǎi)帶有制動(dòng)單元的變頻器并配置相當功率的制動(dòng)電阻。如果已經(jīng)配置了制動(dòng)功能，則可能是制動(dòng)電阻損壞或制動(dòng)單元檢測失效。
9， 變頻器內部發(fā)出腐臭般的異味
切勿開(kāi)機，很可能是變頻器內部主濾波電容有破損漏液現象。
10，控制端子功能失效
如果面板控制沒(méi)有問(wèn)題，原因大多是控制線(xiàn)路長(cháng)，導致控制板損壞，測量控制輸出電壓即可判斷，解決的最好辦法，是外加控制輸出電源。
10，變頻器部件損壞
變頻器內部部件故障出現故障時(shí)，其整流模塊、逆變模塊損壞占有非常高的比率，整流模塊的判斷較容易，在排除內部短路情況下，更換整流橋。逆變模塊損壞一般是由于外部和自身壽命及質(zhì)量引起，在修復驅動(dòng)電路之后，測驅動(dòng)波形良好狀態(tài)下，更換模塊。怎樣判斷逆變模塊的好壞，對三個(gè)分立模塊的變頻器，一般情況下，對比測試很容易得出正確的判斷，這種方法對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)十分行之有效。如果是一體化模塊，則需要了解基本技術(shù)參數才能做出準確判斷，否則需請專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行修理。
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