變頻器的應(yīng)用與維護(hù) 淺談變頻器的應(yīng)用及維護(hù)

　　交流變頻調(diào)速技術(shù)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)。本文介紹了變頻器的基本原理、應(yīng)用領(lǐng)域以及維護(hù)方案。 　　 　　由于變頻器能適應(yīng)生產(chǎn)工藝的多方面要求，尤其是在工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用上，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)上升為工業(yè)自動(dòng)化控制的主流。其性能已經(jīng)可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵，甚至超過(guò)直流系統(tǒng)。它采用的全數(shù)字控制方式，使信息處理能力大幅度增強(qiáng)，同時(shí)它將實(shí)用經(jīng)驗(yàn)和技巧不斷地融入軟件功能中，采用模擬控制方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜控制在今天都已成為可能，使變頻器的可靠性、可使用性、可維護(hù)性功能得以充實(shí)。由于變頻器具有調(diào)速性能好、調(diào)速范圍寬和運(yùn)行效率高，使用操作方便，且宜于同其它設(shè)備接口等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用越來(lái)越廣泛。多年來(lái)，我們?cè)谏�產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中不斷學(xué)習(xí)，積累了一些變頻器的維護(hù)保養(yǎng)和維修的經(jīng)驗(yàn)。
　　1.變頻器原理
　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源轉(zhuǎn)換為另一頻率的電能控制裝置，現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交一直一交方式（WVP變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。
　　變頻器的基本組成如圖1所示，它由整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器、控制電路組成。整流器的作用是將二相或單相交流電整流成直流電。中間直流環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)將整流器輸出的交流成分濾除掉獲得純直流電提供給逆變器。逆變器將直流電重新逆變?yōu)樾碌念l率的二相交流電，驅(qū)動(dòng)負(fù)載電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　2.變頻器在工程應(yīng)用中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題
　　1）干擾問(wèn)題。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。線路接觸不良干擾是指變頻器控制電纜的電接點(diǎn)及繼電器觸點(diǎn)接觸不良在電纜中產(chǎn)生的干擾�？刹扇∪缦麓胧�：①對(duì)繼電器觸點(diǎn)接觸不良，采用并聯(lián)觸點(diǎn)或鍍金觸頭繼電器或選用密封式繼電器，必要時(shí)采用接觸器代替繼電器；②對(duì)電纜連接點(diǎn)應(yīng)定期檢查，常做擰緊加固處理
　　2）容量的選擇。由于變頻器的開(kāi)關(guān)器件是大功率的晶體管其過(guò)流能力比晶閘管小，所以其容量選擇正確與否直接與其使用安全有關(guān)。通常情況下變頻器已直接地給出了適合驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率或其視在功率，在水泥行業(yè)對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵這類平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，可按電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選擇相應(yīng)的變頻器。而在下列情況下還必須增大變頻器的容量：①電動(dòng)機(jī)短時(shí)間起動(dòng)機(jī)械慣量較大的負(fù)載；②要求電動(dòng)機(jī)頻繁進(jìn)行加、減速。
　　3）電網(wǎng)質(zhì)量。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)備輸人回路的損壞。供電干擾是指各種電氣設(shè)備從同一電源系統(tǒng)獲得供電時(shí)，由其他設(shè)備在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生的干擾。可采取如下措施：①變頻器的控制電源由另外系統(tǒng)供電；②在控制電源的輸入側(cè)裝設(shè)線路濾波器；③裝設(shè)隔離變壓器，且屏蔽層接地。
　　4）工作環(huán)境。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，大多數(shù)為了降低成本，將變頻器直接安裝于工作現(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、陶瓷、印染等行業(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。
　　3.變頻器頻率及配線
　　目前，各種型號(hào)的變頻器一般都有3種控制頻率的方法，其適應(yīng)的場(chǎng)合也不同，即：1）鍵盤(pán)輸人。主要適用于不經(jīng)常改變頻率的手動(dòng)操作以及系統(tǒng)調(diào)試；2）數(shù)字量輸入。可用于要求不高的調(diào)速系統(tǒng)和節(jié)能的風(fēng)機(jī)、水泵控制系統(tǒng)；3）模擬量輸入。主要適用于須經(jīng)常改變頻率進(jìn)行調(diào)速的手動(dòng)操作，通過(guò)外接電位器實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，可以用電壓信號(hào)或電流信號(hào)進(jìn)行控制，還可以與傳感器，PLC等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較精確的頻率調(diào)節(jié)。
　　正確配線對(duì)發(fā)揮變頻器的功能有密切的關(guān)系，因此在使用中應(yīng)該注意以下幾方面：1）嚴(yán)禁將輸出端子（u， v，w）接到工頻電源上，否則會(huì)損壞變頻器；2）變頻器輸出電壓因V if}特性的關(guān)系，在低頻時(shí)輸出電壓很低，因此必須重視變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的導(dǎo)線壓降，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的導(dǎo)線不宜過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)線的線徑除滿足載流量外，還要求導(dǎo)線壓降不大于實(shí)際工作電壓的2%左右；3）如變頻器由外部信號(hào)控制是地，控制線需要使用屏敝線，該線應(yīng)在變頻器側(cè)就近接地端子接地，在強(qiáng)干擾環(huán)境中，頻率控制信號(hào)可由電壓控制方式改為電流控制方式。
　　4.變頻器的維護(hù)保養(yǎng)
　　由于電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器改型換代速度也比較決，不斷推出新型產(chǎn)品。性能不斷提高，功能不斷充實(shí)、增強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器受周圍的溫度、濕度、振動(dòng)、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性能會(huì)有一些變化。對(duì)于變頻器的保養(yǎng)可以分為日常檢查和定期檢查：對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的變頻器，可以從外部目視檢查運(yùn)行狀態(tài)，定期對(duì)變頻器進(jìn)行巡視檢查，檢查變頻器運(yùn)行時(shí)是否有異�，F(xiàn)象；關(guān)于定期檢查就是一年進(jìn)行一次全面和日常檢查不能完成的檢查，可以找相關(guān)的技術(shù)人員檢查。
　　5.正確使用變頻器的注意事項(xiàng)
　　注意轉(zhuǎn)速和揚(yáng)程的關(guān)系。電機(jī)的選擇及其工作段是比較重要的問(wèn)題，如果變頻器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在5 Hz以下，則電機(jī)發(fā)熱成了突出問(wèn)題。環(huán)境因素對(duì)變頻器的使用壽命有很大的影響。工作環(huán)境溫度每升10℃，則變頻器壽命減半，當(dāng)變頻器的溫度很高，就需要及時(shí)安裝風(fēng)扇進(jìn)行降溫。若系統(tǒng)采用工頻一變頻切換方式運(yùn)行，工頻輸出和變頻輸出的互鎖要可靠，而且開(kāi)停泵、工頻/變頻切換都要停變頻器，再操作繼電器。由于觸點(diǎn)黏連及大容量接觸器電弧的熄滅需要一定時(shí)間，上述切換的順序、時(shí)間要考慮周全。
　　6.結(jié)語(yǔ)
　　交流變頻調(diào)速技術(shù)是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。交流變頻調(diào)速裝置具有優(yōu)異的調(diào)速性能和節(jié)電、節(jié)能效果，是現(xiàn)代企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造和設(shè)備更新?lián)Q代的理想裝置，具有體積小、質(zhì)量輕、通用性強(qiáng)、保護(hù)功能完善，可靠性高，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，深受各行各業(yè)用戶的歡迎。要想充分發(fā)揮變頻器的優(yōu)良性能及功能，就必須充分了解它的工作原理和特性，以便于選擇和使用好變頻器。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　[作者單位：施耐德電氣（中國(guó)）投資有限公司廣州分公司510560]

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