變頻器在使用中遇到的問(wèn)題和故障防范分析

摘 要：變頻器稱為變頻驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)控制器，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)制造中重要的電子元件，變頻器根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，以達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，變頻器很多保護(hù)功能，比如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。但是，在變頻器使用中，由于操作方法及設(shè)置環(huán)境等不合理，很可能造成變頻器發(fā)出錯(cuò)誤動(dòng)作指令以及產(chǎn)生故障，基于這種情況，變頻器檢修技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合變頻器故障問(wèn)題，做好故障防范處理，以保證變頻器的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：變頻器;故障問(wèn)題;故障防范處理;操作方法

隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷加深，變頻器得到了廣泛應(yīng)用，變頻器工作原理是給電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源，并對(duì)電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以滿足電機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)需要。變頻器在使用過(guò)程中，會(huì)受到各種干擾源的影響，比如電子輻射、人為干擾及灰塵堆積等等，如果不加以及時(shí)處理，變頻器系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生誤判，不經(jīng)會(huì)影響變頻器的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重情況下，還會(huì)損壞變頻器設(shè)備。相對(duì)來(lái)說(shuō)，變頻器的工作環(huán)境比較嚴(yán)苛，其成本昂貴，對(duì)于機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量要求比較高，所以變頻器檢修人員應(yīng)當(dāng)定期檢查其運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，以免帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

一、變頻器安裝環(huán)境

變頻器是一種電子器件裝置，其對(duì)于安裝使用環(huán)境的要求比較高，需要按照變頻器安裝使用說(shuō)明書進(jìn)行安裝。如果無(wú)法滿足變頻器安裝使用說(shuō)明書上的要求，應(yīng)當(dāng)盡可能應(yīng)用一些控制措施，否則變頻器在后期使用中就會(huì)發(fā)生故障，甚至影響變頻器的使用壽命[1]。在控制柜中間位置安裝變頻器，以便檢修人員進(jìn)行日常檢查與維修，垂直安裝變頻器，并在變頻器四周留有充足的空間，利于通風(fēng)與散熱。一些用戶在使用變頻器過(guò)程中，為有效防止他人惡意篡改變頻器控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)，就會(huì)選擇撤銷其鍵盤，這種情況下，為避免變頻器發(fā)生故障，則需對(duì)其面板進(jìn)行密封處理，防止灰塵與粉塵進(jìn)入變頻器。安裝使用環(huán)境過(guò)于潮濕，也會(huì)在一定程度上干擾變頻器的正常運(yùn)行，基于此，相關(guān)檢修人員應(yīng)當(dāng)采取有效的處理措施，盡量減低環(huán)境濕度，比如在控制柜外部加設(shè)防水罩，或是在條件允許的情況下，安裝空調(diào)、除濕機(jī)等，做好通風(fēng)、防潮以及除濕工作，以保證變頻器的平穩(wěn)運(yùn)行。此外，針對(duì)灰塵、粉塵堆積比較嚴(yán)重的情況，要想確保變頻器正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要對(duì)電氣控制柜進(jìn)行密封處理，科學(xué)設(shè)計(jì)通風(fēng)口，以便保證散熱，并在電氣控制柜頂部安裝防塵網(wǎng)，防治灰塵與粉塵進(jìn)入[2]。

二、電源異常

在變頻器使用中，電源異常是一種比較普遍的故障問(wèn)題，電源異常一般可氛圍3種形式，一種是缺相，另外兩種是低電壓與停電，造成這些電源異?，F(xiàn)象的主要原因在于自然氣候變化，比如暴風(fēng)雪、雷電等，由于一些地區(qū)季節(jié)變比較顯著且地域遼闊，發(fā)生惡劣天氣的概率比較高，經(jīng)常會(huì)發(fā)生電源異常故障。。還有就是通電系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)對(duì)地短路及相間短路，這些都會(huì)引起變頻器電源異常、電壓波動(dòng)。此外，一些電網(wǎng)及自行發(fā)電的單位，由于難以保證電流輸出的穩(wěn)定性，也很有可能造成變頻器在使用中出現(xiàn)電源異常，并且電源異?，F(xiàn)象會(huì)在短時(shí)間內(nèi)的多次重復(fù)[3]。為有效環(huán)節(jié)電源異常情況，保證變頻器的正常使用運(yùn)行，首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電氣設(shè)備運(yùn)行需要，并充分考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例，在此基礎(chǔ)上，選擇合適的變頻器，以維護(hù)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。其次，運(yùn)用瞬停 補(bǔ)償來(lái)穩(wěn)定變頻器運(yùn)行及外部控制回路，當(dāng)電壓恢復(fù)后，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的加速過(guò)電流實(shí)施速度追蹤，使用測(cè)速電機(jī)來(lái)檢測(cè)電流，以保證變頻器的平穩(wěn)工作運(yùn)轉(zhuǎn)。最后，對(duì)于必須維持運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備，相關(guān)變頻器檢修人員應(yīng)當(dāng)將可自動(dòng)切換的不停電電源裝置安裝在變頻器上，以此維護(hù)機(jī)電設(shè)備的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、雷擊與雷電感應(yīng)

在變頻器工作運(yùn)轉(zhuǎn)中，雷擊或是雷電感應(yīng)具有一定的破壞力，其所形成的沖擊電壓會(huì)嚴(yán)重?fù)p害變頻器，如果電源系統(tǒng)中暗轉(zhuǎn)真空斷路器，當(dāng)發(fā)生雷擊與雷電感應(yīng)時(shí)，斷路器開(kāi)閉會(huì)產(chǎn)生較高的沖擊電壓。當(dāng)真空斷路器斷開(kāi)時(shí)，在耦合作用下，很有可能形成電壓沖擊高峰，這樣就會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞變頻器。為防止因電壓沖擊所帶來(lái)的電壓損壞，一般情況下，相關(guān)檢修人員應(yīng)當(dāng)在變頻器輸入端中安裝壓敏電阻或者是其他電壓吸收器件，以便將電壓控制在合理范圍內(nèi)。如果變壓器一側(cè)帶有真空斷路器，就需要在變壓器上安裝RC浪涌吸收器，當(dāng)機(jī)電設(shè)備變壓器遭受雷擊與雷電感應(yīng)時(shí)，可立即斷開(kāi)變頻器，以免其受到損壞，也可減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

四、電源諧波

目前，在變頻器運(yùn)行中，一般采用PWM控制，這樣的脈沖控制方式在很大程度上增加了電源產(chǎn)生高次諧波電流的概率，嚴(yán)重情況下，甚至造成電壓畸形或者是破壞電源系統(tǒng)運(yùn)行。對(duì)于電源高次諧波電流故障，比較有效的防范處理措施就是使用專用變壓器將變頻器與供電系統(tǒng)進(jìn)行分離，并將多 種整流橋回路或?yàn)V波電抗器等設(shè)備安裝在變頻器輸入端，以此減少電源高次諧波電流分量。針對(duì)因高次諧波電流造成的變頻器發(fā)熱故障，則需要相關(guān)檢修人員在電容器發(fā)生電容前串接電抗器，以便降低電源高次諧波電流分量，與此同時(shí)，檢修技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)深入分析計(jì)算電抗器的電感應(yīng)，有效防止出現(xiàn)LC震蕩。在變頻器使用中，如果出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)溫度超出正常范圍，可能是由于冷電機(jī)的冷卻能力下降所造成的，此時(shí)，就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。除此之外，在變頻器輸出過(guò)程中，可能產(chǎn)生大量的高次諧波電流，這樣會(huì)在一定程度上加劇電機(jī)內(nèi)部的鐵損或是銅損現(xiàn)象，要想妥善解決這種故障問(wèn)題，需要變頻器檢修技術(shù)人員在確定電機(jī)及負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)臺(tái)及運(yùn)行范圍的前提下，及時(shí)更換變頻器專用電氣，提升電機(jī)等級(jí)或是對(duì)電機(jī)執(zhí)行強(qiáng)冷通風(fēng)，以保證機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

五、變頻器振動(dòng)異常與噪聲

在變頻器長(zhǎng)期使用中，振動(dòng)異常與噪聲也是比較普遍的故障問(wèn)題，一般情況下，變頻器震動(dòng)異常是由電機(jī)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械系統(tǒng)共振引起的，當(dāng)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械共振形成一致時(shí)，就會(huì)造成比較嚴(yán)重的變頻器振動(dòng)異常。解決變頻器振動(dòng)異常故障問(wèn)題可通過(guò)降低脈沖轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢修技術(shù)人員在調(diào)試變頻器過(guò)程中，保證控制精準(zhǔn)度，在此基礎(chǔ)上，確定機(jī)械共振點(diǎn)，發(fā)揮變頻器頻率屏蔽功能的優(yōu)勢(shì)作用，將變頻器周圍分布的共振點(diǎn)排除在運(yùn)行范圍之外。變頻器噪聲分為2種，一種是，變頻裝置噪聲，另一種是，電動(dòng)機(jī)噪聲。在變頻器運(yùn)行中產(chǎn)生噪聲的主要原因在于冷卻風(fēng)扇機(jī)電抗器在工作運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)故障，為降低變頻器噪音影響，可更換低噪音器件。

六、電磁干擾

在變頻器使用中，由于信號(hào)干擾、信號(hào)重疊及變頻器屏蔽效果不佳都有可能帶來(lái)電磁干擾，電磁干擾可能造成電機(jī)設(shè)備運(yùn)行速度不穩(wěn)定、電機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)快時(shí)慢以及變頻器反應(yīng)處遲鈍等故障問(wèn)題。解決電磁干擾可通過(guò)提高電源線的屏蔽性，科學(xué)合理接地，并加強(qiáng)信號(hào)屏蔽線接地、變頻器外殼接地等，以此防止變頻器的電磁干擾。

結(jié) 論

綜上所述，在變頻器使用中，要想解決各種樣的故障問(wèn)題，需要變頻器檢修人員定期檢查變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合實(shí)際的故障問(wèn)題，切實(shí)做好防范處理，以保證變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 方揚(yáng)平，周金鋒. 基于PLC控制數(shù)模輸入量的變頻器多速段調(diào)速設(shè)計(jì)[J]. 智慧工廠，2020（05）：56-59+78.

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[3] 張軍. 西門子SINAMICS G120系列變頻器在電力驅(qū)動(dòng)架空游覽車上的應(yīng)用[J]. 國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2019，22（06）：28-32

作者簡(jiǎn)介：李劍南（1970.7-），男，漢族，河南省永城市，電氣工程師，大專學(xué)歷，單位：永煤集團(tuán)新橋煤礦。