變頻器的使用與維護(hù)

黃曉冀 劉魯平

摘 要：變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的電力控制設(shè)備。變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。

關(guān)鍵詞：調(diào)速；使用；維護(hù)

1 變頻器的工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交-直-交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路通過(guò)電容濾波。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路通過(guò)電感濾波。

2 變頻器的分類

變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開(kāi)關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

3 變頻器的維護(hù)保養(yǎng)

由于電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器改型換代速度也比較快，不斷推出新型產(chǎn)品，性能不斷提高，功能不斷充實(shí)、增強(qiáng)。變頻器雖然種類繁多，但其使用、維護(hù)保養(yǎng)及故障處理方法是基本相同的。在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器受周圍的溫度、濕度、振動(dòng)、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性能會(huì)有一些變化。如使用合理、維護(hù)得當(dāng)，則能延長(zhǎng)使用壽命，減少因突然故障造成的損失。如果使用不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障，導(dǎo)致變頻器不能正常工作，因此日常維護(hù)與定期檢查是必不可少的。

3.1 日常維護(hù)與檢查

環(huán)境溫度是否正常，要求在-10～+40℃范圍內(nèi)，以25℃左右為好。變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常。顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符。用測(cè)溫儀器檢測(cè)變頻器是否過(guò)熱，是否有異味。變頻器風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無(wú)異常，散熱風(fēng)道是否通暢。變頻器運(yùn)行中是否有故障報(bào)警顯示。檢查變頻器交流輸入電壓是否超過(guò)最大值。如果主電路外加輸入電壓超過(guò)極限，即使變頻器沒(méi)運(yùn)行，也會(huì)對(duì)變頻器線路板造成損壞。

3.2 定期檢查

利用每年一次的大修時(shí)間，將檢查重點(diǎn)放在變頻器日常運(yùn)行時(shí)無(wú)法巡視到的部位。

3.2.1 作定期檢查時(shí)，操作前必須切斷電源，變頻器停電后待操作面板電源指示燈熄滅后，等待一段時(shí)間使得主電路直流濾波電容器充分放電，用萬(wàn)用表確認(rèn)電容器放電完后，再進(jìn)行操作。

3.2.2 將變頻器控制板、主板拆下，用毛刷、吸塵器清掃變頻器線路板及內(nèi)部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位。線路板臟污的地方，應(yīng)用棉布沾上酒精或中性化學(xué)劑擦除。

3.2.3 檢查變頻器內(nèi)部導(dǎo)線絕緣是否有腐蝕過(guò)熱的痕跡及變色或破損等，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理或更換。

3.2.4 變頻器由于振動(dòng)、溫度變化等影響，螺絲等緊固部件往往松動(dòng)，應(yīng)將所有螺絲全部緊固一遍。

3.2.5檢查輸入輸出電抗器、變壓器等是否過(guò)熱，變色燒焦或有異味。

3.2.6 檢查中間直流回路濾波電解電容器是否脹出，外表面是否有裂紋、漏液、膨脹等。一般情況下濾波電容器使用周期大約為5年，檢查周期最長(zhǎng)為一年，接近壽命時(shí)，檢查周期最好為半年。

3.2.7 檢查冷卻風(fēng)扇運(yùn)行是否完好，如有問(wèn)題則應(yīng)進(jìn)行更換。冷卻風(fēng)扇的壽命受限于軸承，根據(jù)變頻器運(yùn)行情況需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。檢查時(shí)如發(fā)現(xiàn)異常聲音、異常振動(dòng)，同樣需要更換。

3.2.8 檢查變頻器絕緣電阻是否在正常范圍內(nèi)（所有端子與接地端子），注意不能用兆歐表對(duì)線路板進(jìn)行測(cè)量，否則會(huì)損壞線路板的電子元器件。

3.2.9 將變頻器的R、S、T端子和電源端電纜斷開(kāi)，U、V、W端子和電機(jī)端電纜斷開(kāi)，用兆歐表測(cè)量電纜每相導(dǎo)線之間以及每相導(dǎo)線與保護(hù)接地之間的絕緣電阻是否符合要求，正常時(shí)應(yīng)大于1MΩ。

4 變頻器常見(jiàn)故障分析及處理

變頻器常見(jiàn)的故障類型主要有：過(guò)電流、短路、接地、過(guò)電壓、欠電壓、電源缺相、過(guò)熱、過(guò)載、CPU異常、通信異常等。變頻器具有完善的自診斷、保護(hù)及報(bào)警功能，當(dāng)發(fā)生這些故障時(shí)，變頻器會(huì)立即報(bào)警或自動(dòng)停止保護(hù)，并顯示故障代碼或故障類型，大多數(shù)情況下可以根據(jù)其顯示的信息迅速找到故障原因并排除故障。但也有一些故障用常規(guī)的手段難以檢測(cè)，需要從多方面分析，逐一排除才能找到故障點(diǎn)。故障檢查或維修時(shí)，注意先切斷電源，切忌停機(jī)后立即進(jìn)行檢查。因變頻器額定運(yùn)行時(shí)，其直流側(cè)濾波電容儲(chǔ)存大量電能，停機(jī)后須待電解電容的電壓放電降低后，方可進(jìn)行檢查。不同型號(hào)規(guī)格的變頻器各有特點(diǎn)，但其故障的類別和分析處理方法有一定的共性：

4.1 過(guò)電流故障（變頻器顯示OC）分析及處理

檢查負(fù)載端是否短路或接地。檢查電機(jī)控制對(duì)象是否卡住，減小負(fù)載。檢查逆變管IGBT是否完好。適當(dāng)延長(zhǎng)電機(jī)加速時(shí)間。適當(dāng)減小轉(zhuǎn)矩提升量。變頻器內(nèi)部故障或諧波干擾大等。

4.2 過(guò)電壓故障（變頻器顯示OV）分析及處理

檢查電源電壓是否過(guò)高。適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間。檢查放電支路或新增外接制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元。

4.3 欠電壓故障（變頻器顯示LV）分析及處理：

檢查電源電壓是否過(guò)低、缺相。檢查主回路斷路器、接觸器、整流回路是否完好。同一電源系統(tǒng)中是否有大啟動(dòng)電流的負(fù)載啟動(dòng)。

4.4 過(guò)載故障（變頻器顯示OL）分析及處理

過(guò)負(fù)載或變頻器容量過(guò)小。熱繼電器保護(hù)設(shè)定值小。轉(zhuǎn)矩提升量設(shè)定太小。變頻器內(nèi)部故障等。

4.5 過(guò)熱故障（變頻器顯示OH）分析及處理

過(guò)負(fù)載或環(huán)境溫度太高，散熱片堵塞。冷卻風(fēng)扇工作不正常，更換冷卻風(fēng)扇。變頻器內(nèi)部故障。

4.6 電機(jī)不轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)異常分析及處理：

運(yùn)行方法的設(shè)定有錯(cuò)誤，正確選擇鍵盤給定或外接給定方式。輸出頻率太低，頻率指令低于輸出頻率設(shè)定值的時(shí)候，變頻器不能運(yùn)行，變更頻率指令使之大于最低頻率。選擇了禁止反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)，調(diào)整相應(yīng)的功能參數(shù)。

5 變頻器使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

5.1 選型。變頻器的選型應(yīng)滿足以下條件：

電壓等級(jí)與控制電機(jī)相符。額定電流為控制電機(jī)額定電流的1.1～1.5倍。根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇變頻器的類型。

5.2 安裝環(huán)境

變頻器不宜安裝在震動(dòng)的地方，振動(dòng)加速度要限制在0.3～0.6g以下。安裝場(chǎng)所的周圍溫度不能超過(guò)（-10～+40℃）?？諝庀鄬?duì)濕度≤90%，無(wú)凝露，避免變頻器在太陽(yáng)下直曬。變頻器要安裝在清潔的場(chǎng)所。

5.3 安裝要求

變頻器只能垂直并列安裝，上下左右間隙≥100mm。變頻器與電機(jī)必須接地。電機(jī)電纜布線距離不大于500米；動(dòng)力線與控制線必須分開(kāi)走線；變頻器旁邊不要安裝大電流且經(jīng)常動(dòng)作的接觸器，因?yàn)樗鼘?duì)變頻器干擾非常大，經(jīng)常使變頻器誤動(dòng)作。變頻器的輸出只能接電阻或電感性負(fù)載，而不能接電容性負(fù)載。當(dāng)電機(jī)需頻繁制動(dòng)時(shí)，要外接制動(dòng)電阻。變頻器的接線。a.變頻器輸入端最好接上一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)，保護(hù)電流值不能過(guò)大，以防止發(fā)生短路時(shí)燒毀變頻器。b.輸入控制線盡量不要太長(zhǎng)。因?yàn)檫@樣容易使出入信號(hào)受電磁波干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作，超過(guò)2米長(zhǎng)的最好用屏蔽線。

5.4 參數(shù)設(shè)定

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。

6 變頻器的調(diào)試

6.1 變頻器帶電機(jī)空載運(yùn)行

設(shè)置電機(jī)的基本參數(shù)；將變頻器設(shè)置為本地操作模式，按運(yùn)行、停止鍵，觀察電機(jī)是否正常啟動(dòng)、停止；熟悉變頻器的故障代碼，變頻器運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)進(jìn)行處理。

6.2 帶載試運(yùn)行

手動(dòng)操作變頻器面板的運(yùn)行、停止鍵，觀察變頻器顯示屏及電機(jī)運(yùn)行停止過(guò)程有無(wú)異?，F(xiàn)象；如果電機(jī)停止過(guò)程中變頻器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，應(yīng)重新設(shè)定減速時(shí)間或增加最大電流保護(hù)值，至少有10～20%的保護(hù)余量。