延長變頻器使用壽命的幾點建議0 引言
隨著通用變頻器市場的日益繁榮，其年用量愈日劇增，但是，變頻器在不同的運行條件下還存在一些不盡人意的地方，導(dǎo)致其使用壽命縮短及其附屬設(shè)備的安裝、調(diào)試、日常維護及維修工作量也相應(yīng)增加，從而給用戶造成了重大的直接和間接經(jīng)濟損失。現(xiàn)從變頻器的應(yīng)用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾、電網(wǎng)質(zhì)量等方面進行了分析，提出了使用變頻器時應(yīng)注意的問題及相應(yīng)的改進建議，相信這對提高變頻器使用壽命會有顯著的效果。
1 電磁干擾對變頻器的影響
在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，多采用微機或者PLC 控制技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機控制板的干擾問題。變頻器受外界干擾來源如圖1 所示，由于用戶自己設(shè)計的微機控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標準，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，因此需要采取下述必要措施。
1)良好的接地。電機等強電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機控制板的屏蔽地，應(yīng)單獨接地。對于某些干擾嚴重的場合，建議將傳感器、I/0接口屏蔽層與控制板的控制地相連。
2)給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外，在輻射干擾嚴重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通基站時，可以對微機控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進行屏蔽處理。
3)給變頻器輸入端加裝EMI 濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，加裝輸入交流和直流電抗器，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機與變頻器之間距離超過100 m 的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器，解決因為輸出導(dǎo)線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾。一個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。值得注意的是在不添加交流輸出電抗器時，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現(xiàn)過流。當(dāng)然在實際應(yīng)用中一般采取其中的一種或者幾種方法。
4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1m，跨控制柜安裝的情況下。因為變頻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，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實現(xiàn)遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重，需要實現(xiàn)DC/DC隔離措施。可以采用標準的DC/DC模塊，或者采用對v/f轉(zhuǎn)換光隔離,再采用頻率設(shè)定輸入的方法。
2 工作環(huán)境的影響
在變頻器實際應(yīng)用中，由于國內(nèi)客戶除少數(shù)有專用機房外，大多為了降低成本，將變頻器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場。工作現(xiàn)場一般有灰塵大、溫度高、濕度大的問題，還有如鋁行業(yè)中有金屬粉塵、腐蝕性氣體等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場情況做出相應(yīng)的對策，如圖2 所示。
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300 mm。
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，一定要用膠帶嚴格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進入變頻器內(nèi)部。
5)在多粉塵場所，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場所使用變頻器時，總體要求控制柜整體密封，專門設(shè)計進風(fēng)口、出風(fēng)口進行通風(fēng)；控制柜頂部應(yīng)該有防護網(wǎng)和防護頂蓋出風(fēng)口；控制柜底部應(yīng)該有底板和進風(fēng)口、進線孔，并且安裝防塵網(wǎng)。
6)多數(shù)變頻器廠家內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)構(gòu)件均未進行防潮濕霉變的特殊處理，如果變頻器長期處于惡劣工作環(huán)境下，金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕。導(dǎo)電銅排在高溫運行情況下，會更加劇銹蝕的過程,對于微機控制板和驅(qū)動電源板上的細小銅質(zhì)導(dǎo)線，銹蝕將造成損壞。因此，對于應(yīng)用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場合，必須對所使用變頻器的內(nèi)部設(shè)計有基本要求，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理，對于結(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。
3 電網(wǎng)質(zhì)量對變頻器的影響
在沖擊負載如電焊機、電弧爐、軋鋼機等場合，電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個車間中，有多臺變頻器等容性整流負載在工作時，其產(chǎn)生的諧波對于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴重的污染，對設(shè)備本身也有相當(dāng)?shù)钠茐淖饔茫p則不能夠連續(xù)正常運行，重則造成設(shè)備輸入回路的損壞。可以采取下列的措施。
1)在沖擊負載如電焊機、電弧爐、軋鋼機等場合建議用戶增加無功靜補裝置，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)點是諧波小、節(jié)能，特別適用于頻繁起動、制動，電動機處于既電動運行與發(fā)電運行的場合。
3)變頻器輸入側(cè)加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數(shù)，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。
4 結(jié)語
從變頻器實際應(yīng)用系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題出發(fā)，從外界因素的干擾、使用環(huán)境、電網(wǎng)質(zhì)量等方面，有針對性地提出了在實際應(yīng)用中由于不良因素對變頻器的影響，然后就此問題總結(jié)出一些解決問題的方法及改進的建議，對于變頻器延長使用壽命能起到很好的效果，在實際工程中應(yīng)用有一定的參考價值。
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