通用變頻器在工業設備應用中的問題及對策

摘? 要：變頻器在工業生產中的應用十分廣泛。不僅為工業生產的正常運轉提供了有效保障，同時在節能方面也有很大的成效。目前我國通用變頻器工業技術已經取得了很大的突破，極大地提高了工業生產自動化程度。但是，不同產業對于變頻器的應用和需求也不同，引起的問題也比較突出。本文對通用變頻器在工業設備應用中的問題進行分析，并提出了一些相關的解決對策。

關鍵詞：變頻器;工業生產;電氣自動化

中圖分類號：TN773? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）21-0056-02

Abstract：Frequency converter is widely used in industrial production. It not only provides an effective guarantee for the normal operation of industrial production，but also has a great effect on energy saving. At present，Chinas general frequency converter industry technology has made great breakthroughs，greatly improving the degree of industrial production automation. However，the application and demand of frequency converters in different industries are also different，and the problems caused are more prominent. This paper analyzes the problems in the application of general inverter in industrial equipment，and puts forward some relevant solutions.

Keywords：frequency converter;industrial production;electrical automation

0? 引? 言

隨著計算機技術和電子技術的發展，通用變頻器也得到了廣泛的應用。交流電動機自問世以來，以其超強的優勢，在工業和生活中很快取代了直流電動機。交流電動機的結構簡單、設備堅固耐用、無需進行換向設置，可以適用于各種工作環境。所以，在工業設備中，以通用變頻器為核心的調速系統也得到了廣泛的應用。在以電能為驅動的工業設備中，變頻調速器可以有效地提高設備運轉的穩定性，使工業生產的工業流程具有更加優良的性能，而且能夠在很多場合實現節能的效果。但是在通用變頻器的實際應用中，對變頻器的使用也會存在一定的誤區。

1? 通用變頻器在工業設備中的應用現狀

我國的現代工業生產，已經基本實現了自動化和智能化。尤其是在一些規模比較大的機械制造或者加工企業，以及一些石油化工和煤炭生產企業，大型的電氣設備也十分普及。大機器大生產時代的來臨，也伴隨著許多問題。保障設備運行的安全性和穩定性也成為生產的重要內容，設備出現故障，不僅影響正常生產，還會引發嚴重生產事故，造成人身傷害和財產損失。對于某些工業生產的設備來說，需要對其進行實時調速，以滿足工藝的要求。在直流調速逐漸暴露其弊端后，交流的變頻調速裝置開始在工業中應用。在交流變頻器經過多年的發展和不斷的改進之后，目前的變頻調速器已經研發得十分全面，有多種不同的調速器供設備使用，除了性能參數的不同，使用方法和使用環境也有很大的差別，以滿足不同工業領域的設備運行。目前變頻器技術已經融合了自動化、微電子、電氣等多種高新技術，極大地完善了變頻器的使用特性和壽命，同時也提高了工業自動化程度。

2? 通用變頻器應用中出現的問題

2.1? 電磁干擾

在工業生產中，電子設備比較多，分布也比較密集，這些電子設備在運行中會和變頻器互相干擾，包括兩個方面，一是外部組件對變頻器造成的電磁干擾，二是變頻器對外部組件造成的電磁干擾。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這同一區域電網的電子設備造成干擾，變頻器的電源受到來自其他設備的諧波噪音的干擾后，可能會影響正常的工作狀態。另外變頻器設備相對于整個局域電網來說也是非線性負載，因此對其他的組件也會造成一定的諧波干擾。另外，變頻器的逆變頻大都采用PWM技術，當變頻器工作在開關模式并且處于高速的切換時，會產生大量耦合性噪音。從這種情況來考慮，變頻器在進行工作時，會對周圍的電氣設備產生電磁干擾。變頻器與周圍設備之間的電磁干擾，會導致變頻器相關組件的工作狀態不佳，嚴重的會影響設備的正常運轉，對設備的正常壽命造成損耗，也是工業生產設備的隱患。

2.2? 變頻器抗電磁干擾的措施

2.2.1? 采用空間隔離

空間隔離是工業設備中常用的一種避免電磁干擾的方式。不過這需要在工程建設和設備安裝時，設計者對每個電磁設備能夠掌握其性能，能夠在不影響工藝生產的同時，將兩臺容易引起電磁干擾的設備分開放置，這樣電磁波在傳輸的過程中就會大大減弱或消失。另外，還可以在兩臺設備中間放置配電柜或者其他不易受到干擾的設備，這樣會阻擋部分電磁波的干擾。但是，在一些工業生產車間里，受制于土地成本，盡可能合理而緊湊的規劃廠區的建設，各種設備放置的也比較緊湊，很難實現真正的空間隔離。

2.2.2? 增加濾波裝置

變頻器在運行過程中會產生大量的高次諧波，對于電網其他的設備會造成很大的干擾，而這種干擾程度也是隨著變頻器的功率增加而逐漸增加的。針對這種問題，一方面可以利用無功補償裝置對功率因數進行一定的調節。還可以在變頻器的輸入端和輸出端安裝濾波器，降低變頻器的電磁干擾。濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

2.2.3? 進行干擾屏蔽

在變頻器使用的過程中，其他組件的電磁波會以變頻器的控制電纜為途徑進入。上述介紹的內容都是通過設備間的電磁干擾，如果將變頻器整體完全封閉在一個金屬殼內，是完全可以把外界的輻射干擾降低到最小值的。而如果電磁干擾從電纜的一側進入，則必須在電纜側采取一定的抗干擾措施。比如，變頻器的模擬量控制線纜、通訊線纜均使用雙絞屏蔽線，動力輸出電纜采用變頻器專用屏蔽電纜并且不能與其他控制電纜近距離平行鋪設。靠近變頻器一側必須可靠接地。這樣才能有效地降低變頻器與其他電氣設備之間的電磁干擾，保證變頻器和其他電氣設備的良好運行。

2.3? 振動干擾

變頻器運行時產生的高次諧波所引發的磁場會對許多機械部件產生一定的電磁策動力，這種電磁策動力若是與機械設備本身的固有頻率相同和接近的話，則會使這些設備產生共振的效果，嚴重影響設備的正常使用。在機械設備的運轉中，超出設備要求的振動不僅會對設備的壽命造成影響，同時也會導致突發事故，對于操作人員的人身安全造成一定的隱患。因此，在變頻器的運行中，應該盡可能地減少變頻器所產生的高次諧波對周圍機械設備造成的振動干擾。一般常用的辦法是在變頻器和電動機之間接入交流電抗器，這種電抗器能夠有效地減少變頻器輸出電流產生的高次諧波。在電抗器安裝時要注意，一定要安裝到離變頻器最近的距離，這樣才能最大程度地縮短引線的距離，減少干擾因素。

2.4? 變頻器的發熱問題

通用變頻器在長時間工作狀態下，不可避免的會引起發熱，其中大部分熱量會隨著設備的外殼擴散到空氣中，但是還有少部分的熱量不能及時傳遞而留在設備內部。變頻器在這種長期高溫的狀態下運行，會加速設備的老化，損耗設備的正常壽命。所以，在電氣設備變頻器的使用中，要盡可能地對變頻器進行降溫處理，以保證設備的高質量運轉。通常情況下，在工業生產中，一般采取兩種方法為設備進行降溫，一是對設備本身進行降溫，二是對環境溫度進行降溫。對設備本身進行降溫一般采取的是通過在設備內部加裝散熱風扇，加快設備內部的空氣循環，使變頻器內部達到降溫的效果。對于環境溫度的控制，一般是對設備廠房的通風設備進行改進，保證場所內的整體環境溫度。比如，建立通透性良好的設備廠房，或者在廠房上安裝排風扇，如果是密閉的廠房，則要安裝空調。一般變頻器的運行溫度要求為-10～+50℃之間，降低環境溫度，既延長了變頻器的使用壽命，而且又能夠保障設備性能的穩定，使工藝生產能夠平穩有效地進行。

3? 結? 論

變頻器的生產和應用，使得工業生產的效率大大提高，并且進一步實現了自動化和智能化的工業水平。在未來社會，能源問題會出現更加嚴峻的形勢，變頻器的節能環保功能也將推動其應用范圍的擴大。目前在變頻器的實際應用中，電子設備之間的互相干擾存在的問題也是十分普遍而且復雜的，需要針對不同的情況來分別判斷問題，并且找出相應的對策。所以從業者們應該不斷加強對變頻器的相關技術改進，進一步完善變頻器的應用，為工業發展創造更大的價值。

參考文獻：

[1] 陳雄杰.調速變頻器諧波產生的原因與抑制對策 [J].科技經濟導刊，2017（14）：92-93.

[2] 馮佳佳.變頻器在石油鉆井中應用的常見問題及對策 [J].當代化工研究，2019，38（2）：54-55.

[3] 彭權.淺談變頻器在現代工業生產中的應用與維護 [J].河北企業，2017（2）：156-157.

[4] 夏明建，王嘉宇.簡析變頻器應用中的干擾及其抑制 [J].電子制作，2017（7）：86+88.

[5] 孫秀巖.變頻器在電力系統工程應用中的干擾及解決方法 [J].科學技術創新，2017（35）：61-62.

作者簡介：董峰（1965.06-），男，漢族，陜西西安人，工程師，研究方向：測控技術。