变频调速装置应用注意事项

变频调速装置应用注意事项
变频调速装置集变频调速技术和软启动技术于一身，可实现电机的无级调速和软启动，是目前理想的调速装置。变频调速装置采用空间矢量控制技术和32位数字信号处理器,通过内置PI控制可以有效调节风机和水泵的速度,可得到精确的流量、压力和温度，它可以降低谐波及转矩电流波动，改善电压输出特性，防止电机及变频器本身发热，提高电机的功率因素。随着变频调速装置在各行各业的广泛应用，如何正确的使用变频调速装置，显得越来越重要。设计和使用一台变频调速装置时，往往对变频器本身因素考虑较多，而忽略一些外部因素对变频器的影响。变频调速装置应用注意事项有如下几个方面：

一、变频器的工作环境

变频器属于精密的电子设备，其使用寿命和故障率与外部的工作环境有很大关系。因此，选择其工作场所时，必须对外部环境因素加以重视，具体应从以下几个方面考虑：

1、安装场所应保证干燥通风。

变频装置安装时，应尽可能远离给排水或暖气管道，预防管道发生故障或检修时对变频装置发生意外的水淹或喷溅。变频器长期运行时，要求环境温度保持在-10-50℃，相对湿度保持在20-90%范围。这点对于设置在地下室或相对潮湿工作场所的设备，如居民小区安装在地下室的变频给水装置；食品、饮料厂的加工车间，这些地点的环境共同特点是环境湿度很大，有时还会产生蒸汽，在这种高湿度环境下使用变频器，内部可能产生凝露，导致元件绝缘降低、性能劣化和金属表面的锈蚀。当变频装置安装在类似场所时，必须安装排水，通风装置，降低空气湿度，防止凝露；如果条件允许的话，变频器尽可能安放在条件符合要求的场所，采用异地控制。这样既可保证正常使用，又可以防止外部环境对变频器性能和寿命的不良影响。

2、环境中不应含有过多的粉尘，更不能有腐蚀性气体或腐蚀性物质接触变频装置。

由于变频器的冷却风扇换气时会吸入粉尘，而且电子设备自身对粉尘也有较强的吸附作用，环境中粉尘含量高时，变频器内部元件和散热器就会被覆盖和阻塞。粉尘的危害主要表现在两个方面，一种是非导电性粉尘。这类粉尘的堆积，主要影响变频器内部元件、散热器和空气的热交换，使元件长期工作在超温状态，加速其老化甚至击穿；二是导电性粉尘，这类粉尘危害大，会直接造成变频器内部电路板元件之间的短路，烧灼。并且工厂粉尘大都带有腐蚀性，长期效应表现为对内部元件和印刷电路板的腐蚀作用，引起元件间短路、断路。这种现象在矿山冶金企业中很常见。

所以在选择变频器工作场所时，应该充分考虑防尘措施，并尽可能远离高尘区，安装的通风装置要加过滤网，变频器控制柜的吸风口也应该安装过滤网。并应该定期对变频器内部和散热器进行人工除尘。

二、变频器的散热问题

变频器是一种高效率的设备，但工作时同样会产生能量的损耗，其损耗约占变频器输入总功率的4%，这些损耗的功率主要是以热损耗形式表现出来的。如果环境温度是40℃，变频器的高允许工作温度为50℃，那么变频器自身发热引起的温升不能大于10℃，否则变频器将因为超温而报警。可见变频器运行时，自身发热问题应引起足够的重视。

通常变频器安装在封闭的控制柜中，控制柜分为非强制通风和强制通风两种情况，以下对两种情况分别讨论：

1、控制柜不采用强制通风

控制柜不采取强制通风时，变频器散出的热量经柜内空气交换，通过控制柜表面自然散发，控制柜的表面积越大则散热效果越好。

2、采用换气扇进行强制通风

采用换气扇强制换气时，换气扇的控制方式应选用自动控制，即在控制柜内安装可调节的温差式温度开关，当柜内温度达到上限值时接通换气扇，经过排气，温度下降到下限值时断开换气扇，这样既可保证柜内温升符合要求，又避免了换气扇的长期运转，延长了换气扇的使用寿命。

三、变频器安装接线时应注意的事项

1、变频器内部接线时应注意防止静电

变频器强大的功能决定了其内部的复杂性。变频器内部主要有两块高度集成的电路板，即控制板和驱动板，在这些集成电路板上包含了许多静电敏感元件（ESD),而我们人体在许多情况下是带有静电的，若果直接触摸这些静电敏感元件，较高的静电电压可能导致这些元件的击穿损坏。所以在进行变频器内部接线或检修时，尽可能不接触电子线路，如果接触不可避免，应该首先对身体进行放电；拆装这些线路板时，还要避免线路板接触高绝缘度材料，因为这些材料本身往往带有更多的静电荷。同样的原因，拆下的线路板应该放在导电性的材料内保存,防止静电危害。

2、变频器内部接线时应严格区分各端子的电压等级

变频器内部控制端子按功能可划分为数字量端子，模拟量端子，继电器输出端子，其中数字量端子和模拟量端子大耐受电压一般不大于直流36V，继电器输出端子耐受电压大部分为交流250V，在进行内部接线时，应严格防止低电压端子接入高电压，发生这种情况，大部分是由于接线错误造成的。变频器使用前的损毁，绝大部分由此造成。所以，在一台变频装置接线完成后，上电实验前，应仔细检查线路的连接是否正确，并且用万用表检查各弱电端子是否和线路中的高电压线路导通，如果导通，说明接线存在错误，排除错误之前，无论主电路还是控制电路绝对不能上电。这是一台新变频柜接线完成后必须进行的工序。

3、变频器输出侧连接接触器的问题

几乎所有变频器厂家的用户手册中，都明确的提到了一点：变频器的输出侧不准连接接触器。原因是接触器连接三相感应式电动机，如果带负荷接通或断开接触器主回路，电路中会产生很高的自感电压，可能导致变频器逆变部分击穿。实际使用时，对用户而言，输出侧往往是需要或必须连接接触器的，这样就造成了使用和技术要求之间的矛盾。其实这个问题的关键不是变频器输出侧到底有没有接触器，而是接触器带负荷通断产生高压的自感电动势。如果保证接触器无负荷通断，就不会产生自感电压，自然也不会对变频器构成危害。其实做到这一点并不难，可以通过变频器的可编程输出继电器检测变频器的工作状态，并将此继电器端子和外部的逻辑电路相连；启动时接触器吸合稳定后，变频器再开始输出；停止时保证变频器输出为零后再打开接触器。这样的逻辑控制，可以实现接触器无负荷通断，变频器输出端可以根据实际需要连接接触器，满足使用要求。

四、变频器运行中的几个问题

1、变频器低频运行时的电机散热

普通三相异步电动机的散热面积和冷却风量是按工频50Hz使用条件下设计的，当变频器在低频运行时，风扇风量相对减少，同时由于变频器输出存在高次谐波，电机的热损耗比工频运行时增加，这种情况下可能导致普通三相异步电机过热。电机长时间过热会加剧绝缘劣化，甚至绝缘击穿。要解决上述问题，根本办法是采用具有强制冷却功能的变频专用电机。如果是改造工程，不变更换电机时，可根据负载的工艺要求，在不影响正常使用的基础上，通过限制电机的下限频率，来保证电机冷却风量满足使用要求。如果采用普通电机且需要长时间低频运行，冷却风量又不能满足使用要求时，则必须独立加装外部冷却风机。

2、变频器应用在平方转矩负载时节电分析的误差

变频器应用在平方转矩负载（典型设备为离心式风机和水泵）上，具有很好的节电效果，随着国家节能减排政策的执行，大量的旧设备需要进行变频改造。在改造前的可行性分析和改造后的节电率评估时，往往忽略改造前和改造后电动机的功率因数的变化，将改造后和改造前功率因数假设为相等，来计算节率。这种计算方法的得到的计算结果和实际值往往产生较大的偏差。这是因为风机和水泵改造前大部分使用出口调节阀控制流量，拖动电机大部分工作在欠载状态，这时电机功率因数较低，而工作电流较大；进行变频器改造后，电机的电流往往降低，而电机的功率因数却是提高的，人们习惯主观的认为电动机的功率因数不变或近似相等，而主要比较改造前后电机电流的变化，实际上这事错误的。电机用电量按有功功率计算：P有=√3UIcosφ，式中cos φ为功率因数，可见其取值的大小直接影响计算结果。特别是在计算改造前后的节电率时，如果人为认为功率因数相等，那么功率因数的变化将完全被忽略，由此产生的误差是不能接受的。电动机在不同运行条件下功率因数发生变化，从而影响耗电量的变化，是一个常常被人们忽略的问题。

综上所述，一台变频调速装置要保证长期稳定的运行，不仅仅取决于变频器自身的质量，还应该全面考虑工作环境，使用方法等外界因素对机器的影响。作为设计者或使用者，只有严格遵循其技术要求，掌握正确的使用方法，才能充分发挥变频调速装置的技术优势，达到佳使用效果。