變頻器選型保養(yǎng)注意事項(xiàng)

1、變頻器選型保養(yǎng)注意事項(xiàng)1、引言隨著通用變頻器市場(chǎng)的日益繁榮,不包括 OEM 進(jìn)口變頻器,中國(guó)通用變頻器年用量超 過(guò) 25億元人民幣,變頻器及其附屬設(shè)備的安裝、調(diào)試、日常維護(hù)及維修工作量劇增,給用 戶造成重大直接和間接損失。 本文就針對(duì)造成以上問(wèn)題的原因, 根據(jù)大量用戶的實(shí)際應(yīng)用情 況,從應(yīng)用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾、電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)絕緣等方面進(jìn)行了分析,提出了一些 改進(jìn)的建議。2 、工作環(huán)境問(wèn)題在變頻器實(shí)際應(yīng)用中, 由于國(guó)內(nèi)客戶除少數(shù)有專用機(jī)房外, 大多為了降低成本, 將變頻 器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 工作現(xiàn)場(chǎng)一般是灰塵大、 溫度高,在南方還有濕度大的問(wèn)題。 對(duì)于 線纜行業(yè)還有金屬粉塵, 在陶瓷、印

2、染等行業(yè)還有腐蝕性氣體和粉塵, 在煤礦等場(chǎng)合, 還有 防爆的要求等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出相應(yīng)的對(duì)策。2.1 變頻器的安裝設(shè)計(jì)基本要求(1 變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。(2 變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部 ; 變頻器要垂直安裝, 正上方和正下方要避免安裝可能 阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。(3 變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最 小間距,應(yīng)該大于 300mm 。柜內(nèi)安裝變頻器的基本要求(4 如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤,則變頻器面板的鍵盤孔,一定要用膠帶嚴(yán)格密封 或者采用假面板替換,防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。(5 對(duì)變頻器要進(jìn)行定期維護(hù),及時(shí)清理內(nèi)

3、部的粉塵等。(6 其它的基本安裝、 使用要求必須遵守用戶手冊(cè)上的有關(guān)說(shuō)明 ; 如有疑問(wèn)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系相應(yīng)廠 家技術(shù)支持人員。2.2 防塵控制柜的設(shè)計(jì)要求在多粉塵場(chǎng)所, 特別是多金屬粉塵、 絮狀物的場(chǎng)所使用變頻器時(shí), 采取正確、合理的防護(hù)措 施是十分必要的, 防塵措施得當(dāng)對(duì)保證變頻器正常工作非常重要。 總體要求控制柜整體應(yīng)該 密封,應(yīng)該通過(guò)專門設(shè)計(jì)的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng) ; 控制柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋 出風(fēng)口 ; 控制柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔,并且安裝防塵網(wǎng)。(1 控制柜的風(fēng)道要設(shè)計(jì)合理,排風(fēng)通暢,避免在柜內(nèi)形成渦流,在固定的位置形成灰塵堆 積。(2 控制柜頂部出風(fēng)口上面要安裝防護(hù)頂

4、蓋,防止雜物直接落入;防護(hù)頂蓋高度要合理,不 影響排風(fēng)。防護(hù)頂蓋的側(cè)面出風(fēng)口要安裝防護(hù)網(wǎng),防止絮狀雜物直接落入。(3 如果采用控制柜頂部側(cè)面排風(fēng)方式,出風(fēng)口必須安裝防護(hù)網(wǎng)。(4 一定要確?？刂乒耥敳康妮S流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正確,向外抽風(fēng)。如果風(fēng)機(jī)安裝在控制柜頂 部的外部, 必須確保防護(hù)頂蓋與風(fēng)機(jī)之間有足夠的高度; 如果風(fēng)機(jī)安裝在控制柜頂部的內(nèi)部,安裝所需螺釘必須采用止逆彈件, 防止風(fēng)機(jī)脫落造成柜內(nèi)元件和設(shè)備的損壞。 建議在風(fēng)機(jī)和 柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈,可以大大減小風(fēng)機(jī)震動(dòng)造成的噪音。(5 控制柜的前、后門和其他接縫處,要采用密封墊片或者密封膠進(jìn)行一定的密封處理,防 止粉塵進(jìn)入。(6 控制

5、柜底部、側(cè)板的所有進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔,一定要安裝防塵網(wǎng)。阻隔絮狀雜物進(jìn)入。防 塵網(wǎng)應(yīng)該設(shè)計(jì)為可拆卸式,以方便清理、 維護(hù)。 防塵網(wǎng)的網(wǎng)格要小, 能夠有效阻擋細(xì)小絮狀 物 (與一般家用防蚊蠅紗窗的網(wǎng)格相仿 ; 或者根據(jù)具體情況確定合適的網(wǎng)格尺寸。 防塵網(wǎng)四周 與控制柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。(7 對(duì)控制柜一定要進(jìn)行定期維護(hù),及時(shí)清理內(nèi)部、外部的粉塵、絮毛等雜物。維護(hù)周期可 根據(jù)具體情況而定, 但應(yīng)該小于 23個(gè)月 ; 對(duì)于粉塵嚴(yán)重的場(chǎng)所, 建議維護(hù)周期在 1個(gè)月左 右。防塵控制柜的安裝要求2.3 防潮濕霉變的控制柜的設(shè)計(jì)要求多數(shù)變頻器廠家內(nèi)部的印制板、 金屬結(jié)構(gòu)件均未進(jìn)行防潮濕霉變的特殊處理, 如果變頻

6、 器長(zhǎng)期處于這種狀態(tài), 金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕, 對(duì)于導(dǎo)電銅排在高溫運(yùn)行情況下, 更加劇 了銹蝕的過(guò)程。 對(duì)于微機(jī)控制板和驅(qū)動(dòng)電源板上的細(xì)小銅質(zhì)導(dǎo)線, 由于銹蝕將造成損壞, 因 此, 對(duì)于應(yīng)用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場(chǎng)合, 必須對(duì)于使用變頻器的內(nèi)部設(shè)計(jì)有基本要 求, 例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理, 對(duì)于結(jié)構(gòu)件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。 除 此之外,還需要采取其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐蝕氣體的措施。(1 控制柜可以安裝在單獨(dú)的、密閉的采用空調(diào)的機(jī)房,此方法適用控制設(shè)備較多,建立機(jī) 房的成本低于柜體單獨(dú)密閉處理的場(chǎng)合, 此時(shí)控制柜可以采用如上防塵或者一般環(huán)境設(shè)計(jì)即 可。(2 采用

7、獨(dú)立進(jìn)風(fēng)口。單獨(dú)的進(jìn)風(fēng)口可以設(shè)在控制柜的底部,通過(guò)獨(dú)立密閉地溝與外部干凈 環(huán)境連接,此方法需要在進(jìn)風(fēng)口處安裝一個(gè)防塵網(wǎng),如果地溝超過(guò) 5m 以上時(shí),可以考慮加 裝鼓風(fēng)機(jī)。(3 密閉控制柜內(nèi)可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性材料,并近期更換。 3 、干擾問(wèn)題3.1 變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾在注塑機(jī)、電梯等的控制系統(tǒng)中,多采用微機(jī)或者 PLC 進(jìn)行控制,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改 造過(guò)程中, 一定要注意變頻器對(duì)微機(jī)控制板的干擾問(wèn)題。 由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一 般工藝水平差,不符合 EMC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),在采用變頻器后,產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾,往往導(dǎo) 致控制系統(tǒng)工作異常,因此需要采取必要措施。(1 良

8、好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過(guò)接地匯流排可靠接地,微機(jī)控制板 的屏蔽地,最好單獨(dú)接地。對(duì)于某些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議將傳感器、 I/O接口屏蔽層與控 制板的控制地相連 3。(2 給微機(jī)控制板輸入電源加裝 EMI 濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等, 成本低。 可以有效抑 制傳導(dǎo)干擾。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,如周圍存在 GSM 、或者小靈通機(jī)站時(shí),可以對(duì) 微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。微機(jī)控制板的電源抗干擾措施(3 給變頻器輸入加裝 EMI 濾波器, 可以有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾, 加裝輸入交流 和直流電抗器 L1、 L2,可以提高功率因數(shù),減小諧波污染,綜合效果好。在

9、某些電機(jī)與變 頻器之間距離超過(guò) 100m 的場(chǎng)合,需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器 L3,解決因?yàn)檩敵?導(dǎo)線對(duì)地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對(duì)外部的輻射干擾。 一個(gè)行之有效的方法就是采 用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。請(qǐng)注意, 在不添加交流輸出電抗器 L3時(shí),如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,增大了輸出對(duì)地 的分布電容,容易出現(xiàn)過(guò)流。當(dāng)然在實(shí)際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。減小變頻器對(duì)外部控制設(shè)備的干擾措施(4 對(duì)模擬傳感器檢測(cè)輸入和模擬控制信號(hào)進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)過(guò)程中,建議盡量不要采用模擬控制,特別是控制距離大于

10、 1M ,跨控制柜安裝的情況 下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開關(guān)頻率量輸入輸出, 可以滿足要求。如果非要用模 擬量控制時(shí), 建議一定采用屏蔽電纜, 并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。 如果 干擾仍舊嚴(yán)重,需要實(shí)現(xiàn) DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的 DC/DC模塊,或者采用 V/F轉(zhuǎn)換,光藕隔離再采用頻率設(shè)定輸入的方法。3.2 變頻器本身抗干擾問(wèn)題當(dāng)變頻器的供電系統(tǒng)附近, 存在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、 電鍍電源、 電解電源或者采用 滑環(huán)供電的場(chǎng)合,變頻器本身容易因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)保護(hù)。建議用戶采用如下措施:(1 在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容,構(gòu)成 LC 濾波網(wǎng)絡(luò)。(2 變頻器的電源線直接

11、從變壓器側(cè)供電。(3 在條件許可的情況下,可以采用單獨(dú)的變壓器。(4 在采用外部開關(guān)量控制端子控制時(shí),連接線路較長(zhǎng)時(shí),建議采用屏蔽電纜。當(dāng)控制線路 與主回路電源均在地溝中埋設(shè)時(shí), 除控制線必須采用屏蔽電纜外, 主電路線路必須采用鋼管 屏蔽穿線,減小彼此干擾,防止變頻器的誤動(dòng)作。(5 在采用外部模擬量控制端子控制時(shí),如果連接線路在 1M 以內(nèi),采用屏蔽電纜連接,并 實(shí)施變頻器側(cè)一點(diǎn)接地即可 ; 如果線路較長(zhǎng),現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合,建議在變頻器側(cè)加裝 DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過(guò) V/F轉(zhuǎn)換,采用頻率指令給定模式進(jìn)行控制。(6 在采用外部通信控制端子控制時(shí),建議采用屏蔽雙絞線,并將變頻器側(cè)的屏蔽層

12、接地 (PE,如果干擾非常嚴(yán)重,建議將屏蔽層接控制電源地 (GND。對(duì)于 RS232通信方式,注意 控制線路盡量不要超過(guò) 15m ,如果要加長(zhǎng),必須隨之降低通信波特率,在 100m 左右時(shí),能 夠正常通信的波特率小于 600bps 。對(duì)于 RS485通信,還必須考慮終端匹配電阻等。對(duì)于采 用現(xiàn)場(chǎng)總線的高速控制系統(tǒng), 通信電纜必須采用專用電纜, 并采用多點(diǎn)接地的方式, 才能夠 提高可靠性。4 、電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合,電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變 ; 在一個(gè)車 間中, 有幾百臺(tái)變頻器等容性整流負(fù)載在工作時(shí), 電網(wǎng)的諧波非常大, 對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴(yán) 重的污染, 對(duì)設(shè)備本身

13、也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔? 輕則不能夠連續(xù)正常運(yùn)行, 重則造成設(shè)備輸入 回路的損壞。可以采取以下的措施:集中整流的直流共母線供電方式(1 在高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源、電解電源等場(chǎng)合建議用戶增加無(wú)功靜補(bǔ)裝置,提 高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量。(2 在變頻器比較集中的車間, 建議采用集中整流, 直流共母線供電方式。 建議用戶采用 12脈沖整流模式。優(yōu)點(diǎn)是,諧波小、節(jié)能,特別適用于頻繁起制動(dòng)、電動(dòng)運(yùn)行與發(fā)電運(yùn)行同時(shí) 進(jìn)行的場(chǎng)合。(3 變頻器輸入側(cè)加裝無(wú)源 LC 濾波器,減小輸入諧波,提高功率因數(shù),成本較低,可靠性 高,效果好。(4 變頻器輸入側(cè)加裝有源 PFC 裝置,效果最好,但成本較高。5、 電機(jī)的漏電、

14、軸電壓與軸承電流問(wèn)題變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型, Csf 為定子與機(jī)殼之間的等效電容, Csr 為定子與轉(zhuǎn) 子之間的等效電容, Crf 為轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的等效電容, Rb 為軸承對(duì)軸的電阻 ;Cb 和 Zb 為 軸承油膜的電容和非線性阻抗。高頻 PWM 脈沖輸入下, 電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共?；芈? 從而引起對(duì)地 漏電流、軸電壓與軸承電流問(wèn)題。變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型漏電流主要是 PWM 三相供電電壓極其瞬時(shí)不平衡電壓與大地之間通過(guò) Csf 產(chǎn)生。 其大 小與 PWM 的 dv/dt大小與開關(guān)頻率大小有關(guān),其直接結(jié)果將導(dǎo)致帶有漏電保護(hù)裝置動(dòng)作。 另外, 對(duì)于舊式電機(jī),由于其

15、絕緣材料差,又經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行老化, 有些在經(jīng)過(guò)變頻改造后造 成絕緣損壞。因此,建議在改造前,必須進(jìn)行絕緣的測(cè)試。對(duì)于新的變頻電機(jī)的絕緣,要求 要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出一個(gè)等級(jí)。軸承電流主要以三種方式存在:dv/dt電流、 EDM(Electric Discharge Machining 電流和 環(huán)路電流。 軸電壓的大小不僅與電機(jī)內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān), 且與脈沖電壓上升時(shí)間和 幅值有關(guān)。 dv/dt電流主要與 PWM 的上升時(shí)間 tr 有關(guān), tr 越小, dv/dt電流的幅值越大 ; 逆變 器載波頻率越高, 軸承電流中的 dv/dt電流成分越多。 EDM 電流出現(xiàn)存在一定的偶然性, 只 有當(dāng)軸承潤(rùn)滑

16、油層被擊穿或者軸承內(nèi)部發(fā)生接觸時(shí), 存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對(duì)地電容 Crf 上的電荷 (1/2 CrfUrf 通過(guò)軸承等效回路 Rb 、 Cb 和 Zb 對(duì)地進(jìn)行火花式放電,造成軸承光潔度下降, 降低使用壽命, 嚴(yán)重地造成直接損壞。 損壞程度主要取決于軸電壓和存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對(duì)地電 容 Crf 的大小。環(huán)路電流發(fā)生在電網(wǎng)變壓器地線、 變頻器地線、 電機(jī)地線及電機(jī)負(fù)載與大地地線之間的 回路 (如水泵類負(fù)載 中。 環(huán)路電流主要造成傳導(dǎo)干擾和地線干擾, 對(duì)變頻器和電機(jī)影響不大。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗。由于變頻器接地線 (PE變頻器 一般與電機(jī)接地線 (PE電機(jī) 1 連接在一個(gè)點(diǎn),因此,必須盡可能加粗電機(jī)接地電纜線徑,減 小兩者之間的電阻, 同時(shí)變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者