變頻器在使用中遇到的問題和故障防范

蔡俊

（東南大學）

變頻器的工作原理的關鍵是將電壓及頻率從不變化轉化為可變化，符合國家相關標準要求，工作環境較為嚴苛，對設備質量要求較高，對于變頻器的質量控制和管理，及時處理故障，對于確保設備平穩運行具有關鍵意義。從理論上說，變頻器作為電子元器件的裝置是處于無處不在的干擾源影響下的，這些干擾源以電子輻射、灰塵霧霾或是人為影響、電源電纜設備等渠道，入侵到變頻器的內部，造成變頻器控制系統誤判，影響其正常運轉，嚴重時甚至造成變頻器設備損壞。變頻器成本高昂，提高自身設計水平、制造水平、管理運營水平是抵抗干擾源頭的重要方面，但從外部增強變頻器抵抗干擾的能力，通過抑制噪聲、消除干擾項，做好相關外部管理和控制顯得十分必要。當然，每個品牌的變頻器都有安裝環境標準和要求，只要對照詳細的安裝使用說明執行足以應付大部分突發問題。如果在高寒高溫高灰塵等較為嚴苛特殊的環境下，則必須采取相對應的抑制措施，減小周邊環境對設備的影響。

圖1

1 消減振動和噪音對變頻器的影響

由于不可避免的電子脈動和機械設備系統的共振，尤其是脈動頻率與機械的震動頻率正好處于一致的時候，振動對于變頻器的影響就極為嚴重，極易造成電子元器件的損傷。在震動發生較大的環境下，要及時采取避震的措施，墊橡膠材料等。

所謂“噪聲”影響，一般包括變頻裝置自身引發的噪聲以及電動機產生的機械噪聲，對于變頻器不同的安裝環境，通常采取不同的措施加以解決，比如在變頻器安裝調試階段，就應該在確保相關精度標準的前提下，盡量地減小脈沖轉矩的成分，重點將變頻器機械振動的共振點尋找調試出來是主要工作內容。采取變頻器自身的屏蔽頻率的功能，將這些調試出來的共振點排除在運行范圍之外。同時，變頻器的噪聲很多時候是由配備的附屬設備如冷卻風扇產生的，在調試過程中，也要將這些因素納入調試范圍，及時加以屏蔽，及時選用低噪聲的電子機械器件。此外，在電動機與變頻器之間合理設置交流電抗器，減小因PWM調制方式造成的高次諧波。

2 消除雷擊或者是感應的雷電導致的影響

雷電打擊或感應雷擊形成的沖擊電壓，也是可能造成變頻器損壞的原因。此外，當變頻器的電源系統自身的帶有真空斷路器的時候，該斷路器在開閉使用的時候，也會有較高沖擊電壓的產生，從而造成過電壓的損壞，對變頻器產生影響。為了防止這類情況的發生，要求在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，確保所輸入的電壓不會高于變頻器控制回路中所允許荷載的最大電壓，保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當變頻器使用了真空的斷路器的時候，及時采用RC浪涌吸收器。假如變壓器的一次側安裝了真空斷路器，就一定要在控制時序上保證真空斷路器的動作開始之前，就及時將變頻器斷開。

隨著變頻器軟件開發技術的不斷完善，一般會通過預裝內部設置程序來防止故障的發生，同時確保變頻器故障發生后，通過相關措施消除了故障后設備還能平穩地運行。目前可以做到的是對自由停車過程中的電機進行再啟動，對內部故障自動復位并保持連續運行，負載轉矩過大時能自動調整運行曲線，避免Trip；能夠對機械系統的異常轉距進行檢測。

3 消除電源異常帶來的影響

變頻器的電源異常情況主要包括缺相、低電壓、停電這三種形式，在具體情況下也會表現為混合發生的情況，產生的原因主要是風雪雷電等自然因素，也會由于電力系統內部的故障，包括對地短路、相間短路等原因引起的，為了確保變頻器正常工作，就需要對變頻器供電電源進行啟動保護。除了電壓引起的波動意外，有些電網和自行發電的企事業單位電路設備也會出現頻率的波動，且會長時間重復出現這樣的問題，對于電器設備危害極大，這就需要對變頻器的平穩運行提出要求。一旦用電網絡的范圍內存在利用電源直接啟動的電動機等設備，就需要防止設備啟動時造成的電壓瞬間降低，在有條件的情況下，要將這些設備與變頻器的供電電源系統進行隔離，減小他們之間的影響。若是要求設備在瞬間停止供電后還能夠平穩運行這樣的高要求場合，一方面可以考慮負載電機的降速比例，采取變頻器內外部停電瞬間的補償機制，另一方面在采購時就需要投入質量更高、運行更加平穩的變頻器設備，最好能加裝可以自動轉接的不停電的電源設備。

4 消除高頻開關形成尖峰電壓對電機絕緣形成的不利

變頻器在正常輸出電壓的過程中，是包含有高頻尖峰浪用的電壓。對于所產生的高次諧波沖擊電壓，自然影響電動機自身設備的絕緣強度（以PWM控制型變頻器更為明顯）。應采用以下措施：①在設計和制造時，選擇優化線路方式，縮短變頻器到電機之間的配線距離；②采用阻斷二極管的浪涌電壓吸收裝置，對變頻器輸出電壓進行處理。

參考文獻

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