史峰

（遼北技師學(xué)院，遼寧 調(diào)兵山 112700）

隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平和節(jié)能的要求的提高，變頻器在交流調(diào)速中的使用越來(lái)越普遍。使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)在于：?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響??；可以連續(xù)調(diào)速，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速；最高運(yùn)行速度不受電源頻率的影響；可定轉(zhuǎn)矩輸出；可控制加減速度等。此外，使用變頻裝置的節(jié)電效果十分顯著，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，變頻器在工業(yè)領(lǐng)域中的節(jié)電潛力大約在25%~30%左右，年總節(jié)電量在280億KW·h以上。但是，如果使用方法不當(dāng)，也會(huì)帶來(lái)不良影響，如工作不正常、故障頻發(fā)以及對(duì)其他設(shè)備干擾等一些列的問(wèn)題。

如果要正確的使用變頻器，在安裝施工中就必須注重以下幾個(gè)問(wèn)題：

1 散熱問(wèn)題

必須認(rèn)真地考慮散熱的問(wèn)題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的變頻器，環(huán)境溫度每升高10℃，變頻器使用壽命將減少一半。而且在變頻器工作時(shí)，流過(guò)變頻器的電流是很大的，變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，因此不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。通常，變頻器安裝在控制柜中，如果變頻器帶有直流電抗器以及交流電抗器，或安裝有制動(dòng)電阻，并且也在柜子里面，這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或側(cè)上方比較好。制動(dòng)電阻的安裝位置最好和變頻器隔離開(kāi)。并適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。如果在變頻器安裝時(shí)，能夠把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有70%左右的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面，尤其對(duì)大容量變頻器更加有效。除此之外，還可以用隔離板把本體和散熱器隔開(kāi)，使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變得極差，因此要禁止變頻器橫向安裝。同時(shí)，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。

2 變頻器選型問(wèn)題

變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：

2.1 采用變頻的目的：用于節(jié)能或滿足恒壓控制或恒流等自動(dòng)控制要求。

對(duì)于節(jié)能的思想，要評(píng)估節(jié)能的效果。對(duì)于調(diào)壓調(diào)速的設(shè)備具有節(jié)能效果，對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的低速運(yùn)行，節(jié)能效果明顯，但對(duì)于位能負(fù)載，由于下放重物時(shí)，將位能損耗在制動(dòng)電阻上，尤其類(lèi)似油井上的抽油機(jī)類(lèi)負(fù)載做周期性返程工作的設(shè)備并且長(zhǎng)期處于額定運(yùn)行的負(fù)載，使用變頻裝置不但沒(méi)有節(jié)能效果，而且還要有3～5%的電能損耗在變頻器本身上，同時(shí)還增加了設(shè)備故障率。

2.2 變頻器的負(fù)載類(lèi)型：如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。

2.3 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題：a.電壓匹配：變頻器的額定電壓必須與負(fù)載的額定電壓相符；b.電流匹配：普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符即可。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力，以轉(zhuǎn)矩匹配。這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。c.負(fù)載匹配；當(dāng)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，還要考慮同時(shí)啟動(dòng)和運(yùn)行系數(shù)，要以最大負(fù)載電流來(lái)選擇變頻器。同時(shí)還要考慮少數(shù)情況下，應(yīng)急時(shí)，需要變頻器短時(shí)間過(guò)載啟動(dòng)設(shè)備或運(yùn)行設(shè)備，一般變頻器短時(shí)間過(guò)載允許在150%以內(nèi)，并且隨過(guò)載系數(shù)的增加，允許時(shí)間急劇縮短。安全情況下，要按照可能出現(xiàn)的最大負(fù)載來(lái)選擇變頻器。

2.4 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。

2.5 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

2.6 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大。

3 變頻器安裝問(wèn)題

3.1 確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境

（1）工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為O～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安裝要求，絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

（2）環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個(gè)問(wèn)題會(huì)比較突出。

（3）腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。

（4）振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開(kāi)關(guān)之類(lèi)產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。

（5）電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。

3.2 合理布線

變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對(duì)地電容，減少干擾的發(fā)射源?？刂齐娎|選用屏蔽電纜，動(dòng)力電纜也要選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機(jī)全部用金屬穿線管屏蔽，屏蔽必須接地，這很重要。電機(jī)電纜必須獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時(shí)要避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng)距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電流經(jīng)過(guò)電纜傳輸產(chǎn)生的電磁干擾。電纜敷設(shè)時(shí)，控制電纜和電源電纜產(chǎn)生交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關(guān)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)線與主回路線要分開(kāi)走線，在控制柜中也要如此。與變頻器有關(guān)的模擬信號(hào)線最好選用屏蔽雙絞線，動(dòng)力電纜選用屏蔽的三芯電纜 (其規(guī)格要比普通電機(jī)的電纜大檔)或遵從變頻器的用戶手冊(cè)。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線的截面不小于4mm2，長(zhǎng)度不超過(guò)5m。變頻器的接地應(yīng)和動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。

4 變頻器參數(shù)設(shè)置問(wèn)題

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。因此，設(shè)置時(shí)必須對(duì)生產(chǎn)工藝工況進(jìn)行深入了解，并且按照變頻器使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定。

在變頻器使用過(guò)程中，只要遵循以上原則，一般情況下變頻器都能高效穩(wěn)定地運(yùn)行。最后要說(shuō)明的是：變頻器屬于高頻大功率設(shè)備，其電磁干擾在以上方法的屏蔽中，總是會(huì)泄露一些，通過(guò)空間、電力傳輸線等向周?chē)鷤鞑?，因此，在變頻器的使用中，也要考慮其他設(shè)備的抗干擾能力，必要時(shí)也要進(jìn)行設(shè)備更新或改造。這些屬于個(gè)別案例，需要具體分析對(duì)待。這里不再論述。

[1]石紅梅.變頻技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]王兆安，張明勛.電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.