變頻器應用中的幾個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

變頻調速以其優異的調速和啟動制動性能，高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。變頻器已經邁進了高性能化、多功能化、小體積化及廉價化階段，正向智能化方向發展。由于變頻器是弱電控制強電的高科技產品，因此與電視機、計算機等產品相比，其所需技術更為綜合更為復雜。

2、應用中出現的問題及解決方法

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，主要表現在如下兩個方面。

（1）外部組件對變頻器的干擾。變頻器的整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備、照明設備等對整個局域電網來說是非線性負載，它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備甚至對電網電源的質量產生諧波干擾。變頻器的供電電源受到電網中畸變的波形干擾后，若置之不理，電網噪聲就會通過電網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。變頻器相對整個局域電網來說也是非線性負載，因此變頻器也對周圍其他組件產生干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當工作于開關模式并作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對居于電網內其他的電子、電氣設備來說也是一個電磁干擾源。

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生干擾的兩個設備在空間位置上分開放置，這樣在產生電磁干擾時，在傳輸的過程中就會減弱或者消失，減少對其他設備造成的干擾。但是受到面積的限制，要想實現完全意義上的空間隔離不太現實，會占用很多的空間。針對這種狀況，可以將容易受到干擾的弱電控制設備與變頻器分開放置，在允許的范圍內盡量遠離，在中間可以放置動力配電柜等不易受干擾的設備。

（2）濾波裝置

變頻器在運行的過程中會產生大量的高次諧波，對于局域電網以及其他組件的正常運行造成嚴重的干擾。如果使用大功率的變頻器，對功率因數較低的電網來講干擾更大。針對這種情況一方面可以使用無功補償裝置對功率因數進行調節，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 振動干擾

變頻器運行時產生的高次諧波引起的磁場會對許多機械部件產生電磁策動力，策動力的頻率如果和某些機械部件的頻率接近或相等，就會產生電磁原因導致的振動。減弱或消除振動的方法主要是在變頻器和電動機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 發熱問題

在變頻器長期運行的過程中，會產生大量的熱量，其中一部分熱量由于不能及時擴散而殘留在設備內部，加速了設備的老化。所以針對這種現象，為了延長變頻器的使用壽命，提高運行效率，要對其進行降溫處理，主要措施有以下幾個方面。

2.3.1 采用風扇散熱

通過設備內部的風扇可以降低產生的熱量，同時還可以在設備的機房中安裝循環通風系統，來保證室內的溫度，從而達到變頻器降溫的目的。

2.3.2 調節環境溫度

變頻器是極精細的電子設備，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。一般變頻器的運行環境一般要求在-10～50℃之間，如果能降低變頻器運行的環境溫度，既延長了變頻器的使用壽命，又能保障設備性能的穩定。所以比較重要的設備機房都會設有專門的散熱冷卻系統，主要包括加裝空調、加裝風道、加裝水冷設備。

3、使用變頻器應注意的問題

（1）選擇變頻器時應注意負載類型，負載類型主要分為恒轉矩負載如轉爐傾動、皮帶機等，降轉矩負載如風機、水泵等，恒功率負載如機械加工車床、卷取機等，選用對應負載類型匹配的變頻器才能滿足控制要求。

（2）應根據負載額定電流而不能簡單地通過負載功率選擇變頻器。因為變頻器的標注適配功率是對應4級電機的，同功率6級以上的電機和變級電機等電機的額定電流大于4級電機。

（3）變頻器如果要長電纜運行時，此時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）對于一些特殊的應用場合，如高溫、高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一檔。

（5）變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣既減小了電纜的對地電容，又可能減少干擾的發射源。如果變頻器和電機之間為20m以內的近距離，電動機可以直接與變頻器連接；對于變頻器和電機之間為20m到100m的中距離連接，需要調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；而對變頻器和電機之間為100m以上的遠距離連接，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備的信號干擾，一般要求變頻器到電機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容易增大對地電容從而導致變頻器報故障，建議此時在變頻器加裝輸出交流電抗器。

（7）變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。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。

結語：

變頻器的應用有利地推動了工業生產的發展，并且在自動化和智能化生產中發揮了重要的作用。但是在實際運行的過程中，變頻器也因諸多因素而影響著它的正常運行。所以對存在的問題進行分析，找出問題所在，有利于把變頻器的優點發揮到極致，進一步為工業生產創造更大的經濟效益。

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

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