變頻器安裝及維護維修分析

梁貴武

（四川啟明星鋁業有限公司，四川 成都620020）

0 引言

變頻器一方面具有調速范圍寬、精度高、動態響應快的特點；另一方面工作效率較高，而且操作起來比較方便。因此，其在很多領域都得到了廣泛應用。然而，變頻器技術比較復雜，在實際應用中還存在許多問題。本文將針對這些問題，對變頻器的安裝及維護維修進行分析和探討。

1 變頻器的安裝

許多設備在安裝變頻器時，電源側和電機側電路中會在同一時間產生高次諧波，而高次諧波會導致靜電、電磁干擾現象的發生，因此在安裝及維護維修變頻器時要對此進行綜合考慮。除此之外，為了保障變頻器運行穩定可靠，安裝變頻器時，需考慮其安裝場所的濕度、溫度以及灰塵等環境因素。

1.1 安裝要求

首先，變頻器安裝環境的最佳濕度為40%～90%。如果周圍環境濕度太高，則會產生電氣絕緣降低及金屬部分腐蝕等問題，嚴重時甚至導致絕緣破壞故障。

其次，變頻器安裝環境的海拔高度不得高于1000m。這個要求和變頻器的絕緣耐壓有關。海拔為1500m時，變頻器的絕緣耐壓水平會降低5%；海拔為3000m時會降低20%。除此之外，海拔過高，還會導致冷卻效果的下降。

最后，變頻器安裝環境的溫度以－10～＋40℃為宜，如果散熱條件好的話，到＋50℃也可以。環境溫度過高，對于一般設備而言，其破壞速度是比較遲緩的，然而在SPWM逆變電路中，當溫度超過了警戒線，會造成逆變管損壞的現象，而且該溫度限制是一個相當準確的值。實際上，變頻器發熱是由于內部器件損耗功率造成的，其中逆變電路占一半，其次就是整流及直流電路、控制及保護電路等，因此為了降低變頻器內部溫度，要求變頻器有良好的散熱環境，一般做法是利用冷卻風扇散熱。

1.2 安裝方式

1.2.1 墻掛式安裝

變頻器的外殼決定了其可以直接靠墻進行安裝，我們稱之為墻掛式安裝（圖1）。為了確保較好的通風效果，兩側距離應大于100mm，上下方距離不得小于150mm，最重要的是要垂直安裝。除此之外，為了避免異物掉落堵塞變頻器出風口，在出風口位置上方和下方都要加裝保護網罩。

1.2.2 柜式安裝

在周圍灰塵較多的環境，或者是配用電器較多且場所面積允許，則變頻器大多采用柜式安裝方式。若是環境較干凈可以采用柜外冷卻方式，若是環境較差，則選用柜內冷卻方式，這時應當在柜頂安裝抽風式冷卻風扇，且其位置要盡可能在變頻器正上方。如果一個控制柜內安裝有2臺或2臺以上變頻器，則應并排安裝。如有其他要求，必須采用縱向安排方式，則每臺變頻器的間距不得小于50cm，而且在2臺變頻器之間應加1塊隔板，避免下面變頻器出來的熱風吹進上面的設備。

圖1 墻掛式安裝及要求

1.3 變頻器的接線

許多設備在進行變頻調速時，其電源側和電機側往往會產生諧波干擾。因此，為了保障變頻器運行更加穩定可靠，安裝時需注意：首先，傳動柜的設備應接地良好，這樣才能確保變頻器運行穩定可靠，實踐中需要用比較短又粗的接地線將設備連接到接地母排上，或與公共接地點進行連接，尤其需要注意的是，和變頻器相互連接的任何控制設備都要和它共地。其次，安裝變頻器時推薦同時安裝無漆鍍鋅鋼板，以保證變頻器的散熱器和安裝板之間電氣連接狀況良好。最后，為了有效抑制電磁波輻射，變頻器的電機電纜最好采用屏蔽電纜，屏蔽層的電導不得少于每相導線芯電導的1／10，控制電纜使用屏蔽電纜也是個不錯的選擇。

2 變頻器常見故障及其維護維修

2.1 參數設置類故障及其維護維修

如果變頻器的參數設置不正確，則會引發變頻器故障：（1）當電機空載時，變頻器運作正常，但在電機負載時變頻器卻無法正常啟動。這種情況一般是發生在恒轉矩負載下，應立即檢查加減速時間的設定是否正確，或提升轉矩的設置參數。（2）變頻器啟動時電機頻繁跳停。這種情況要先對偏置頻率進行檢測，如果真有問題要先降低偏置頻率，參數設置為0。（3）變頻器頻率參數設置得較高，然而電機轉速卻很低。這種情況應先對頻率增益設定值進行檢測，如果參數設置為80Hz，那么實際運行頻率為其1／2，所以將其值設定為40Hz即可。（4）變頻器頻率升至某一數值，如果繼續調高，則頻率保持在一個固定值上，并不斷跳躍，轉速卻無法得到提高。這種情況可調大最大轉矩設定值，同時調大變頻器容量。

2.2 過流故障及其維護維修

變頻器過流故障一般有加速、減速及恒速過電流3種情況，這主要是由變頻器加減速時間導致的負載發生突變和分配不均所造成。我們往往對線路進行逐一排查，若是斷開負載，變頻器依然出現過流故障，則是變頻器逆變電路的原因，可能需要換新的變頻器。

2.3 過載故障及其維護維修

變頻器過載故障一般包括變頻器過載和電機過載。主要原因可能是加速時間比較短，變頻器直流制動量比較大，或者電網電壓不穩定、負載過重等。對應的解決方法是延長加速時間、制動時間，還需對電網電壓進行檢查。變頻器過載，可能是由于配套的電機和變頻器無法拖動該負載，也有可能是機械潤滑不良所導致。前者可換新變頻器，后者應檢修。

2.4 過熱故障及其維護維修

變頻器經常會發生過熱的現象，要先對電機散熱情況進行檢查，其次應檢測變頻器的通風情況，最后在給變頻器通電之前，要對場所周圍溫度、濕度進行檢查，如果超出限值變頻器投運后會進行報警，甚至出現功率器件損壞的現象。

IGBT的損耗功率主要包括開關損耗和導通損耗，前者隨開關頻率的增高而增大，是整個損耗的主要部分；后者是IGBT控制的平均電流與電源電壓的乘積。由于IGBT是大功率半導體器件，損耗功率使其發熱較多（尤其是Rg選擇偏大時），加之IGBT的結溫不能超過125℃，不宜長期工作在較高溫度下，因此要采取恰當的散熱措施對其進行過熱保護。

散熱一般是采用散熱器，并可進行強迫風冷。散熱器的結構設計應滿足：

式中，Tj為IGBT的工作結溫；P為損耗功率；Rjc為結—殼熱阻；Rcs為殼—散熱器熱阻；Rsa為散熱器—環境熱阻；Tjm為IGBT的最高結溫。

在實際工作中，我們采用普通散熱器與強迫風冷相結合的措施，并在散熱器上安裝溫度開關。當溫度達到75～80℃時，通過SG3525的關閉信號停止發送PMW控制信號，從而使驅動器封鎖IGBT的開關輸出，并予以關斷保護。

2.5 欠壓故障及其維護維修

一般情況下，變頻器輸入電壓范圍為320～460V。在電源缺相、電壓過低或設備內部電壓檢測電路異常時，會導致變頻器欠壓。在實際運行中，滿載運行，輸入電壓不高于340V時，也有可能導致欠壓故障。當變頻器輸入電壓低于正常值時，應采取措施提高電網輸入電壓，或將變頻器降額使用。如果變頻器輸入電壓正常，但在運行過程中出現欠壓現象，則可以判定其為內部零部件故障。

3 結語

綜上所述，變頻器不可避免地會發生故障，但隨著其應用范圍逐年擴大，相關維護維修人員對其性能已逐漸熟悉，對于其經常出現的故障和問題已能盡快判斷并及時解決。本文對變頻器的安裝及維護維修進行了分析，希望能促進相關維護維修人員技術水平的提高。

［1］李高峰.通用變頻器的正確選用安裝及維護［J］.科技信息，2009（22）

［2］劉佳暢.變頻器調試與保養［J］.變頻器世界，2008（10）