变频器的使用及防范措施

变频器的使用及防范措施

吴俊峰

中原油田供电服务中心457001

摘要：随着电力电子技术的不断发展，变频器在许多领域中都得到飞快的发展，本文主要是针对外围设备，周围环境，电源干扰等因素都会给变频器正常使用造成影响，我们单位通过积极实践，摸索到了一些经验和防范措施、大大减少了变频器的故障率。

关键词：变频器;环境;干扰源;外围设备

前言变频器在使用过程中不正确或周围环境不合适，会造成变频器出现莫名其妙的故障，不能达到最佳运行效果。为防患于未然，对可能出现的故障原因必须科学理性分析，现总结如下；

1、电磁干扰所造成的影响

在现代工业控制系统中，多采用微机控制技术，在系统设计或者改造过程中，一定要注意变频器干扰问题.变频器周围环境如果有干扰源，它们将通过辐射波或电源线侵入变频器的控制回路，会造成控制回路误动作，变频器运行不正常，严重时甚至损坏变频器本体。因此除了改变变频器自身的抗干扰能力设计，但由于是产品本体设计问题，会因为受成本限制和其它功能特定需要的要求，所以需要从外部考虑解决方案，以下几项措施是对干扰具体方法：（1）变频器一次主电路，二次控制回路所使用的交流接触器与中间继电器，由于触头断开，通电时会产生瞬间高电压，对变频器可能会造成损害，因此在变频器周围继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器.（2）尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离，二次回路采用屏蔽线回路，若线路较长，应采用加装中间继电器方式。（3）良好的接地，电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地，变频器接地端子应按规定进行，不能同照明配电箱、动力配电箱、电焊等接地混用，变频器应单独接地。对于某些干扰严重的场合，建议将传感器、I/0接口与控制板的控制地相连。（4）给变频器输入端加装EMI滤波器，可以有效抑制变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器，可以提高功率因数，减小谐波污染，综合效果好。在某些电机与变频器之间距离超过100m的场合，需要在变频器侧添加交流输出电抗器，解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。值得注意的是在不添加交流输出电抗器时，如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，增大了输出对地的分布电容，容易出现过流。当然在实际应用中一般采取其中的一种或者几种方法。

2、周围环境及安装条件

在变频器实际应用中，大多为了降低成本，将变频器直接安装于工业现场。工作现场一般有灰尘大、温度高、湿度大的问题，还有如冶炼行业中有金属粉尘、腐蚀性气体等等。因此必须根据现场情况做出相应的对策变频器属于电子器件装置，在其说明书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：（1）变频器应该安装在控制柜内部。变频器要垂直安装，正上方和正下方要避免安装可能阻挡排风、进风的大元件。变频器上、下部边缘距离控制柜顶部、底部、或者隔板、或者必须安装的大元件等的最小间距，应该大于300mm。

如果特殊用户在使用中需要取掉键盘，则变频器面板的键盘孔，一定要用胶带严格密封或者采用假面板替换，防止粉尘大量进入变频器内部。在多粉尘场所，特别是多金属粉尘、絮状物的场所使用变频器时，总体要求控制柜整体密封，专门设计进风口、出风口进行通风；控制柜顶部应该有防护网和防护顶盖出风口；控制柜底部应该有底板和进风口、进线孔，并且安装防尘网。（2）多数变频器厂家内部的印制板、金属结构件均未进行防潮湿霉变的特殊处理，如果变频器长期处于恶劣工作环境下，金属结构件容易产生锈蚀。导电铜排在高温运行情况下，会更加剧锈蚀的过程，对于微机控制板和驱动电源板上的细小铜质导线，锈蚀将造成损坏。因此，对于应用于潮湿和和含有腐蚀性气体的场合，必须对所使用变频器的内部设计有基本要求，例如印刷电路板必须采用三防漆喷涂处理，对于结构件必须采用镀镍铬等处理工艺。潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；除此之外，还需要采取其它积极、有效、合理的防潮湿、防腐蚀气体的措施。（3）振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，如果没有防范措施就会有元器件松动、脱焊，会造成变频器运行不正常，对于振动冲击较大的场合，应采用加固、调整及垫橡胶等避振措施。（5）温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。

3、电源异常及外围设备的影响

电源异常表现为各种形式，故障现象为过压、欠压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、大雨造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路，还有周围设备的影响。在冲击负载如电焊机、电弧炉、轧钢机等场合，电压经常出现闪变，在一个车间中，有多台变频器等容性整流负载在工作时，其产生的谐波对于电网质量有很严重的污染，对设备本身也有相当的破坏作用，轻则不能够连续正常运行，重则造成设备输入回路的损坏。可以采取下列的措施。（1）对于要求必须量需运行的设备，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求采用双电源一投一备，要对变频器加装自动切换的不停电备用电源装置，保证变频器电源端能正常供电。（2）在冲击负载如电焊机、电弧炉、轧钢机等场合建议用户增加电容补偿柜装置，提高电网功率因数和质量，变频器输入侧加装无源LC滤波器，减小输入谐波，提高功率因数，可靠性高，效果好。（3）变频器输入侧加装有源PFC装置，效果最好，但成本较高。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响。（4）为防止因冲击电压造成过电压损坏，冲击电压会瞬间产生，造成变频器主回路瞬时高压对整流模块造成不可逆转的伤害，可能会造成整流模块短路继而烧坏其它元器件，也可能会断路变频器停止运行。通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。（5）当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制逻辑时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开避免在切断电源时，浪涌电压会对变频器造成伤害。

结束语

变频器是使用较多的一种电工设备，过去的晶体管变频器由于在运行中容易跳闸，保护少，控制原理简单，过载能力低，不适应现代企业发展的需要，随着电气自动化程度的提高，IGBT及CPU技术的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及保护功能，大幅度提高了变频器运行稳定，安全，增大变频器的使用功能，但是在变频器正常使用中，变频器会莫名其妙不能正常运行，甚至引发设备故障，导致生产中断，带来不必要的经济损失，本文针对外部电磁干扰，周围环境及外部设备对变频器造成的影响，采取相应的防范措施减少彼此间的相互危害，更大程度确保生产的正常运行和设备的稳定。