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變頻器應(yīng)用中存在的問題及處理對(duì)策
摘要： 變頻器在交流拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中呈現(xiàn)優(yōu)良的控制性，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和無級(jí)調(diào)速，進(jìn)行加減速控制，使電動(dòng)機(jī)獲得高性能，而且具有顯著的節(jié)能效果。所以應(yīng)用變頻調(diào)速可以提高生產(chǎn)機(jī)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(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。因此變頻器近年來在工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用。但變頻器在實(shí)際應(yīng)用和維護(hù)檢修中也暴露出一些問題需要引起重視。
一. 變頻器推廣應(yīng)用中的誤區(qū)
變頻器在交流電機(jī)拖動(dòng)應(yīng)用中，其優(yōu)勢(shì)有目共睹。但是一些企業(yè)在新上和改建項(xiàng)目過程中往往對(duì)變頻器的應(yīng)用不予考慮，其中設(shè)備投資高是主要原因，主觀認(rèn)為電動(dòng)機(jī)控制采用傳統(tǒng)的控制方式能夠節(jié)省不小的投資，這種觀念實(shí)際上進(jìn)入了一個(gè)誤區(qū)。傳統(tǒng)控制方式一般采用星-角轉(zhuǎn)換和自藕變壓器啟動(dòng)，從控制端到電動(dòng)機(jī)之間需要兩條電纜，在中等規(guī)模以上企業(yè)由于電動(dòng)機(jī)的控制均是集中控制，那么電纜大都有一定的長(zhǎng)度。所以變頻器與傳統(tǒng)控制方式相比，雖然設(shè)備投資高，但是節(jié)約了一條電纜，而且近年來電纜的價(jià)格一直在走高，因此55KW以上電機(jī)采用變頻器控制的投資和傳統(tǒng)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(jié)能性能，有很高投資回報(bào)率。在風(fēng)機(jī)、水泵等負(fù)載上使用兩年就能收回投資，直接經(jīng)濟(jì)效益明顯。還有變頻器的軟啟動(dòng)性能對(duì)泵類機(jī)械設(shè)備的沖擊磨損小，可延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的檢修周期及使用壽命，間接經(jīng)濟(jì)效益也是十分突出的。國(guó)外80%以上電動(dòng)機(jī)都采用變頻器控制，而我國(guó)在這方面的普及率還是非常低，應(yīng)用推廣緩慢，除了技術(shù)、人員素質(zhì)外，觀念和意識(shí)保守，設(shè)計(jì)、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(yīng)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(yīng)用。
二. 變頻器的選型
選用變頻器要按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器。通常負(fù)載有三種類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。因此選用變頻器首先要搞清電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的性質(zhì)。不同負(fù)載類型，選不同類型的變頻器。并且兩者功率要相互匹配。良好的選型是保證變頻器長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的前提。
三. 變頻器的運(yùn)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(duì)其壽命影響較大。變頻器的環(huán)境運(yùn)行溫度一般要求－10℃~+50℃，良好的運(yùn)行工作環(huán)境，可降低變頻器的故障率，延長(zhǎng)變頻器的壽命。安裝接線，變頻器輸入端加裝空氣開關(guān)，以防變頻器發(fā)生短路時(shí)起到保護(hù)作用。變頻器輸出端要加裝接觸器通過自身控制使其導(dǎo)通。控制線盡量不要太長(zhǎng)，否則易受干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作�？刂凭�要選用屏蔽線，一端接地。接地地線應(yīng)保證良好以防止地線帶電而損壞變頻器�！ �
四. 諧波問題及對(duì)策
諧波問題是變頻器應(yīng)用中的薄弱環(huán)節(jié)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(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)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(jī)出力不足，另外諧波會(huì)對(duì)供電電源系統(tǒng)產(chǎn)生電力污染，會(huì)影響電網(wǎng)系統(tǒng)中其它設(shè)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(xiàn)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(shù)的設(shè)定
1，頻率限制
即設(shè)定變頻器輸出頻率的上、下限幅值。一般情況下電機(jī)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(yùn)行（小于15HZ），則電機(jī)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(jī)。如果工藝要求頻率大于50HZ，需配置專用電機(jī)。
2，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償
又稱轉(zhuǎn)矩提升，即補(bǔ)償因電動(dòng)機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩降低。通過設(shè)定可使加速時(shí)電壓自動(dòng)提升以補(bǔ)償起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)加速順利進(jìn)行。補(bǔ)償時(shí)要根據(jù)負(fù)載起動(dòng)特性進(jìn)行整定，如變頻器的轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)調(diào)的很高，這樣變頻器的啟動(dòng)電流會(huì)很大，會(huì)出現(xiàn)經(jīng)常跳“過流”，也容易損壞模塊。因此轉(zhuǎn)矩提升應(yīng)適當(dāng)。目前矢量型變頻器，能自動(dòng)調(diào)整輸出最大轉(zhuǎn)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(shè)定時(shí)要滿足在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)防止過電流，減速時(shí)以防止過電壓。這需要根據(jù)負(fù)載特性定出最佳加減速時(shí)間。以使運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生過電流、過電壓報(bào)警為原則，將加減速時(shí)間縮短。
4， 頻率設(shè)定信號(hào)增益
此功能僅在用外部模擬信號(hào)設(shè)定頻率時(shí)才有效。在早期生產(chǎn)的產(chǎn)品中經(jīng)常使用，它是用來設(shè)定外部模擬信號(hào)電壓與變頻器輸出頻率關(guān)系的參數(shù)。當(dāng)模擬輸入信號(hào)為最大時(shí)(如10v、或20mA)，變頻器輸出頻率為0～50Hz，增益信號(hào)設(shè)定為100%，如外部設(shè)定信號(hào)為0～5v時(shí)，若變頻器輸出頻率為0～50Hz，則將增益信號(hào)設(shè)定為200%
5，節(jié)能控制
風(fēng)機(jī)、水泵都屬于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速呈平方關(guān)系，具有節(jié)能控制功能的變頻器設(shè)有專用V/f模式，這種模式可改善變頻器的效率，可根據(jù)負(fù)載電流自動(dòng)降低變頻器輸出電壓，以達(dá)到節(jié)能目的。對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載變化較大的設(shè)備，應(yīng)選用此參數(shù)以此來實(shí)現(xiàn)最佳的節(jié)能效果。
六. 變頻器維修經(jīng)驗(yàn)及處理辦法
在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變頻器行操作的人員，如果對(duì)常見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(jié)了一些變頻器的常見基本故障的檢測(cè)和判斷，供參考。
1， 上電跳閘或變頻器主電源接線端子部分出現(xiàn)火花。
斷開電源線，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(cè)端子P、N是否短路�？赡茉蚴钦髌鲹p壞或中間電路短路。
2， 上電無顯示斷開電源線，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(cè)端子P、N是否有電壓，如果上述檢查正常則判斷變頻器內(nèi)部開關(guān)電源損壞。
3， 開機(jī)運(yùn)行無輸出（電動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)）
斷開輸出電機(jī)線，再次開機(jī)后觀察變頻器面板顯示的輸入頻率，同時(shí)測(cè)量交流輸出端子。可能原因是變頻器啟動(dòng)參數(shù)設(shè)置或運(yùn)行端子接線錯(cuò)誤、也可能是逆變部分損壞或電動(dòng)機(jī)沒有正確鏈接到變頻器。
4， 運(yùn)行時(shí)“過電壓”保護(hù)，變頻器停止輸出
檢查電網(wǎng)電壓是否過高，或者是電機(jī)負(fù)載慣性太大并且加減速時(shí)間太短導(dǎo)致的制動(dòng)問題，
5， 運(yùn)行時(shí)“過電流”保護(hù)，變頻器停止輸出
電機(jī)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載過大�？梢詸z查負(fù)載情況或適當(dāng)調(diào)整變頻器參數(shù)。如無法奏效則說明逆變器部分出現(xiàn)老化或損壞。
6， 運(yùn)行時(shí)“過熱”保護(hù)，變頻器停止輸出
視各品牌型號(hào)的變頻器配置不同，可能是環(huán)境溫度過高超過了變頻器允許限額，檢查散熱風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)或是電動(dòng)機(jī)過熱導(dǎo)致保護(hù)關(guān)閉。
7， 運(yùn)行時(shí)“接地”保護(hù)，變頻器停止輸出
參考操作手冊(cè)，檢查變頻器及電機(jī)是否可靠接地，或者測(cè)量電機(jī)的絕緣度是否正常。
8， 制動(dòng)問題（過電壓保護(hù)）
如果電機(jī)負(fù)載確實(shí)過大并需要在短時(shí)間內(nèi)停車，則需購(gòu)買帶有制動(dòng)單元的變頻器并配置相當(dāng)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(cè)失效。
9， 變頻器內(nèi)部發(fā)出腐臭般的異味
切勿開機(jī)，很可能是變頻器內(nèi)部主濾波電容有破損漏液現(xiàn)象。
10，控制端子功能失效
如果面板控制沒有問題，原因大多是控制線路長(zhǎng)，導(dǎo)致控制板損壞，測(cè)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(nèi)部部件故障出現(xiàn)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(nèi)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(fù)驅(qū)動(dòng)電路之后，測(cè)驅(qū)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(duì)三個(gè)分立模塊的變頻器，一般情況下，對(duì)比測(cè)試很容易得出正確的判斷，這種方法對(duì)于初學(xué)者來說十分行之有效。如果是一體化模塊，則需要了解基本技術(shù)參數(shù)才能做出準(zhǔn)確判斷，否則需請(qǐng)專業(yè)人士進(jìn)行修理。
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