變頻調(diào)速裝置應(yīng)用注意事項(xiàng)
變頻調(diào)速裝置集變頻調(diào)速技術(shù)和軟啟動(dòng)技術(shù)于一身，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速和軟啟動(dòng)，是目前最理想的調(diào)速裝置。變頻調(diào)速裝置采用空間矢量控制技術(shù)和32位數(shù)字信號(hào)處理器,通過(guò)內(nèi)置PI控制可以有效調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和水泵的速度,可得到精確的流量、壓力和溫度，它可以降低諧波及轉(zhuǎn)矩電流波動(dòng)，改善電壓輸出特性，防止電機(jī)及變頻器本身發(fā)熱，提高電機(jī)的功率因素。隨著變頻調(diào)速裝置在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，如何正確的使用變頻調(diào)速裝置，顯得越來(lái)越重要。設(shè)計(jì)和使用一臺(tái)變頻調(diào)速裝置時(shí)，往往對(duì)變頻器本身因素考慮較多，而忽略一些外部因素對(duì)變頻器的影響。變頻調(diào)速裝置應(yīng)用注意事項(xiàng)有如下幾個(gè)方面：
一、變頻器的工作環(huán)境
變頻器屬于精密的電子設(shè)備，其使用壽命和故障率與外部的工作環(huán)境有很大關(guān)系。因此，選擇其工作場(chǎng)所時(shí)，必須對(duì)外部環(huán)境因素加以重視，具體應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
1、安裝場(chǎng)所應(yīng)保證干燥通風(fēng)。
變頻裝置安裝時(shí)，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離給排水或暖氣管道，預(yù)防管道發(fā)生故障或檢修時(shí)對(duì)變頻裝置發(fā)生意外的水淹或噴濺。變頻器長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，要求環(huán)境溫度保持在-10-50℃，相對(duì)濕度保持在20-90%范圍。這點(diǎn)對(duì)于設(shè)置在地下室或相對(duì)潮濕工作場(chǎng)所的設(shè)備，如居民小區(qū)安裝在地下室的變頻給水裝置；食品、飲料廠的加工車間，這些地點(diǎn)的環(huán)境共同特點(diǎn)是環(huán)境濕度很大，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生蒸汽，在這種高濕度環(huán)境下使用變頻器，內(nèi)部可能產(chǎn)生凝露，導(dǎo)致元件絕緣降低、性能劣化和金屬表面的銹蝕。當(dāng)變頻裝置安裝在類似場(chǎng)所時(shí)，必須安裝排水，通風(fēng)裝置，降低空氣濕度，防止凝露；如果條件允許的話，變頻器盡可能安放在條件符合要求的場(chǎng)所，采用異地控制。這樣既可保證正常使用，又可以防止外部環(huán)境對(duì)變頻器性能和壽命的不良影響。
2、環(huán)境中不應(yīng)含有過(guò)多的粉塵，更不能有腐蝕性氣體或腐蝕性物質(zhì)接觸變頻裝置。
由于變頻器的冷卻風(fēng)扇換氣時(shí)會(huì)吸入粉塵，而且電子設(shè)備自身對(duì)粉塵也有較強(qiáng)的吸附作用，環(huán)境中粉塵含量高時(shí)，變頻器內(nèi)部元件和散熱器就會(huì)被覆蓋和阻塞。粉塵的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一種是非導(dǎo)電性粉塵。這類粉塵的堆積，主要影響變頻器內(nèi)部元件、散熱器和空氣的熱交換，使元件長(zhǎng)期工作在超溫狀態(tài)，加速其老化甚至擊穿；二是導(dǎo)電性粉塵，這類粉塵危害最大，會(huì)直接造成變頻器內(nèi)部電路板元件之間的短路，燒灼。并且工廠粉塵大都帶有腐蝕性，長(zhǎng)期效應(yīng)表現(xiàn)為對(duì)內(nèi)部元件和印刷電路板的腐蝕作用，引起元件間短路、斷路。這種現(xiàn)象在礦山冶金企業(yè)中很常見。
所以在選擇變頻器工作場(chǎng)所時(shí)，應(yīng)該充分考慮防塵措施，并盡可能遠(yuǎn)離高塵區(qū)，安裝的通風(fēng)裝置要加過(guò)濾網(wǎng)，變頻器控制柜的吸風(fēng)口也應(yīng)該安裝過(guò)濾網(wǎng)。并應(yīng)該定期對(duì)變頻器內(nèi)部和散熱器進(jìn)行人工除塵。
二、變頻器的散熱問(wèn)題
變頻器是一種高效率的設(shè)備，但工作時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生能量的損耗，其損耗約占變頻器輸入總功率的4%，這些損耗的功率主要是以熱損耗形式表現(xiàn)出來(lái)的。如果環(huán)境溫度是40℃，變頻器的最高允許工作溫度為50℃，那么變頻器自身發(fā)熱引起的溫升不能大于10℃，否則變頻器將因?yàn)槌瑴囟鴪?bào)警�？梢娮冾l器運(yùn)行時(shí)，自身發(fā)熱問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視。
通常變頻器安裝在封閉的控制柜中，控制柜分為非強(qiáng)制通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)兩種情況，以下對(duì)兩種情況分別討論：
1、控制柜不采用強(qiáng)制通風(fēng)
控制柜不采取強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)，變頻器散出的熱量經(jīng)柜內(nèi)空氣交換，通過(guò)控制柜表面自然散發(fā)，控制柜的表面積越大則散熱效果越好。
2、采用換氣扇進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)
采用換氣扇強(qiáng)制換氣時(shí)，換氣扇的控制方式應(yīng)選用自動(dòng)控制，即在控制柜內(nèi)安裝可調(diào)節(jié)的溫差式溫度開關(guān)，當(dāng)柜內(nèi)溫度達(dá)到上限值時(shí)接通換氣扇，經(jīng)過(guò)排氣，溫度下降到下限值時(shí)斷開換氣扇，這樣既可保證柜內(nèi)溫升符合要求，又避免了換氣扇的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)了換氣扇的使用壽命。
三、變頻器安裝接線時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、變頻器內(nèi)部接線時(shí)應(yīng)注意防止靜電
變頻器強(qiáng)大的功能決定了其內(nèi)部的復(fù)雜性。變頻器內(nèi)部主要有兩塊高度集成的電路板，即控制板和驅(qū)動(dòng)板，在這些集成電路板上包含了許多靜電敏感元件（ESD),而我們?nèi)梭w在許多情況下是帶有靜電的，若果直接觸摸這些靜電敏感元件，較高的靜電電壓可能導(dǎo)致這些元件的擊穿損壞。所以在進(jìn)行變頻器內(nèi)部接線或檢修時(shí)，盡可能不接觸電子線路，如果接觸不可避免，應(yīng)該首先對(duì)身體進(jìn)行放電；拆裝這些線路板時(shí)，還要避免線路板接觸高絕緣度材料，因?yàn)檫@些材料本身往往帶有更多的靜電荷。同樣的原因，拆下的線路板應(yīng)該放在導(dǎo)電性的材料內(nèi)保存,防止靜電危害。
2、變頻器內(nèi)部接線時(shí)應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分各端子的電壓等級(jí)
變頻器內(nèi)部控制端子按功能可劃分為數(shù)字量端子，模擬量端子，繼電器輸出端子，其中數(shù)字量端子和模擬量端子最大耐受電壓一般不大于直流36V，繼電器輸出端子耐受電壓大部分為交流250V，在進(jìn)行內(nèi)部接線時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格防止低電壓端子接入高電壓，發(fā)生這種情況，大部分是由于接線錯(cuò)誤造成的。變頻器使用前的損毀，絕大部分由此造成。所以，在一臺(tái)變頻裝置接線完成后，上電實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)仔細(xì)檢查線路的連接是否正確，并且用萬(wàn)用表檢查各弱電端子是否和線路中的高電壓線路導(dǎo)通，如果導(dǎo)通，說(shuō)明接線存在錯(cuò)誤，排除錯(cuò)誤之前，無(wú)論主電路還是控制電路絕對(duì)不能上電。這是一臺(tái)新變頻柜接線完成后必須進(jìn)行的工序。
3、變頻器輸出側(cè)連接接觸器的問(wèn)題
幾乎所有變頻器廠家的用戶手冊(cè)中，都明確的提到了一點(diǎn)：變頻器的輸出側(cè)不準(zhǔn)連接接觸器。原因是接觸器連接三相感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，如果帶負(fù)荷接通或斷開接觸器主回路，電路中會(huì)產(chǎn)生很高的自感電壓，可能導(dǎo)致變頻器逆變部分擊穿。實(shí)際使用時(shí)，對(duì)用戶而言，輸出側(cè)往往是需要或必須連接接觸器的，這樣就造成了使用和技術(shù)要求之間的矛盾。其實(shí)這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵不是變頻器輸出側(cè)到底有沒有接觸器，而是接觸器帶負(fù)荷通斷產(chǎn)生高壓的自感電動(dòng)勢(shì)。如果保證接觸器無(wú)負(fù)荷通斷，就不會(huì)產(chǎn)生自感電壓，自然也不會(huì)對(duì)變頻器構(gòu)成危害。其實(shí)做到這一點(diǎn)并不難，可以通過(guò)變頻器的可編程輸出繼電器檢測(cè)變頻器的工作狀態(tài)，并將此繼電器端子和外部的邏輯電路相連；啟動(dòng)時(shí)接觸器吸合穩(wěn)定后，變頻器再開始輸出；停止時(shí)保證變頻器輸出為零后再打開接觸器。這樣的邏輯控制，可以實(shí)現(xiàn)接觸器無(wú)負(fù)荷通斷，變頻器輸出端可以根據(jù)實(shí)際需要連接接觸器，滿足使用要求。
四、變頻器運(yùn)行中的幾個(gè)問(wèn)題
1、變頻器低頻運(yùn)行時(shí)的電機(jī)散熱
普通三相異步電動(dòng)機(jī)的散熱面積和冷卻風(fēng)量是按工頻50Hz使用條件下設(shè)計(jì)的，當(dāng)變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)，風(fēng)扇風(fēng)量相對(duì)減少，同時(shí)由于變頻器輸出存在高次諧波，電機(jī)的熱損耗比工頻運(yùn)行時(shí)增加，這種情況下可能導(dǎo)致普通三相異步電機(jī)過(guò)熱。電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱會(huì)加劇絕緣劣化，甚至絕緣擊穿。要解決上述問(wèn)題，根本辦法是采用具有強(qiáng)制冷卻功能的變頻專用電機(jī)。如果是改造工程，不變更換電機(jī)時(shí)，可根據(jù)負(fù)載的工藝要求，在不影響正常使用的基礎(chǔ)上，通過(guò)限制電機(jī)的下限頻率，來(lái)保證電機(jī)冷卻風(fēng)量滿足使用要求。如果采用普通電機(jī)且需要長(zhǎng)時(shí)間低頻運(yùn)行，冷卻風(fēng)量又不能滿足使用要求時(shí)，則必須獨(dú)立加裝外部冷卻風(fēng)機(jī)。
2、變頻器應(yīng)用在平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)節(jié)電分析的誤差
變頻器應(yīng)用在平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載（典型設(shè)備為離心式風(fēng)機(jī)和水泵）上，具有很好的節(jié)電效果，隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的執(zhí)行，大量的舊設(shè)備需要進(jìn)行變頻改造。在改造前的可行性分析和改造后的節(jié)電率評(píng)估時(shí)，往往忽略改造前和改造后電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)的變化，將改造后和改造前功率因數(shù)假設(shè)為相等，來(lái)計(jì)算節(jié)率。這種計(jì)算方法的得到的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際值往往產(chǎn)生較大的偏差。這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)和水泵改造前大部分使用出口調(diào)節(jié)閥控制流量，拖動(dòng)電機(jī)大部分工作在欠載狀態(tài)，這時(shí)電機(jī)功率因數(shù)較低，而工作電流較大；進(jìn)行變頻器改造后，電機(jī)的電流往往降低，而電機(jī)的功率因數(shù)卻是提高的，人們習(xí)慣主觀的認(rèn)為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)不變或近似相等，而主要比較改造前后電機(jī)電流的變化，實(shí)際上這事錯(cuò)誤的。電機(jī)用電量按有功功率計(jì)算：P有=√3UIcosφ，式中cos φ為功率因數(shù)，可見其取值的大小直接影響計(jì)算結(jié)果。特別是在計(jì)算改造前后的節(jié)電率時(shí)，如果人為認(rèn)為功率因數(shù)相等，那么功率因數(shù)的變化將完全被忽略，由此產(chǎn)生的誤差是不能接受的。電動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)行條件下功率因數(shù)發(fā)生變化，從而影響耗電量的變化，是一個(gè)常常被人們忽略的問(wèn)題。
綜上所述，一臺(tái)變頻調(diào)速裝置要保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，不僅僅取決于變頻器自身的質(zhì)量，還應(yīng)該全面考慮工作環(huán)境，使用方法等外界因素對(duì)機(jī)器的影響。作為設(shè)計(jì)者或使用者，只有嚴(yán)格遵循其技術(shù)要求，掌握正確的使用方法，才能充分發(fā)揮變頻調(diào)速裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到最佳使用效果。
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