正确高效使用变频器应注意的基本问题

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变频器是运动控制系统中的功率变换器。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高。变频器出现故障，多数是由于外部给定信号、参数设定、使用方法不当引起。要使用好变频器，应熟悉其基本结构、明确其外部环境要求、清楚其外部接线、从而将其故障降低到最小程度。

一、使用变频器对外部环境的要求

1.物理环境

（1）工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。

（2）环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。

（3）腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。

（4）振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。

2.电气环境

（1）防止电磁波干扰。变频器柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。

（2）防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压，特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。

3.接地

（1）正确接地

变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E（G）接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E（G）上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。

（2）防雷

在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器（选件），或有按规范要求在距离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。

二、变频器外部接线应注意的方面

1.在电源和变频器之间，通常要接入低压断路器与接触器，以便在发生故障时能迅速切断电源，进行安装修理。

2.在变频器与电动机之间原则上不要装设接触器。但是，当变频器用于下列情况时，仍有必要设置：①当用于节能控制的变频调速系统时常工作于额定转速，为实现经济运行需切除变频器时。②参与重要工艺流程，不能长时间停运，需切换备用控制系统以提高系统可靠性时。③一台变频器控制多台电动机（包括互为备用的电动机）时。

3.由于变频器具有电子热保护功能，一般情况下可以不接热继电器。使用变频器电子热过载继电器保护电动机过载，无疑要优于外加热继电器；对普通电动机可利用其矫正特性解决低速运行时冷却条件恶化的问题，使保护性能更可靠，尤其是新型高机能变频器（如富士9S系列）现已在用户手册中给出设定曲线，用户可根据工艺条件设定；通常，考虑到变频器与电动机的匹配，电子热过载继电器可在50%～105%额定电流范围内选择设定。只有在下列情况时，才用常规热继电器代替电子热继电器：①所用电动机不是四极电动机。②使用特殊电动机（非标准通用电动机）③一台变频器控制多台电动机。④电动机频繁起动。但是，如果用户有丰富的运行经验时，仍建议通过电子热继电器的合理设定（引入校正系数）来完成单台电动机变频调速的过载保护。

4.任何时候严禁将电源接入变频器输出端。

5.变频器输出侧不允许接电容器，也不允许接电容式单相电动机。

三、变频器常见故障分析

1.参数设置类故障

常用变频器在使用中，是否能满足传动系统的要求，变频器的参数设置非常重要，如果参数设置不正确，会导致变频器不能正常工作。

常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下，操作并不满足大多数传动系统的要求，所以，用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几个方面进行：确认电机参数；变频器采取控制方式；设定变频器的启动方式；选择给定信号。

根据电机铭牌，在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率。

一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参数。如果不行，最好是能够把所有参数恢复为出厂值，然后按上述步骤重新设置。

2.过压类故障

变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频器过电压保护动作。因此，对变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。

（1）输入交流电源过压。这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。

（2）发电类过电压。这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障：第一，当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元。因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现故障。而纸机中经常发生在干燥部分，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元功能包括能量消耗型、并联直流母线吸收型、能量回馈型。第二，多个电动拖动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。以2台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起故障。纸机经常发生在榨部及网部，处理时需加负荷分配控制。可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。

3.过流故障

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这种情况一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已坏，需要更换变频器。

4.过载故障

过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

（作者单位：陕西工业职业技术学院电气工程系）