浅议变频器选型与使用

[摘要]变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

[关鍵词]变频器 选型 使用

中图分类号：TM4文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510025－01

本文探讨的变频器为交直交方式（主要适用于中小功率、转速较高、负载较平稳的场合），既先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率（频率可高于电网的频率）、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的主电路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路等部分组成。

一、变频器选型

选用变频器时不要认为档次越高越好，而要按负载的特性，以满足使用要求为准，以便做到量才使用、经济实惠。控制方式是决定变频器使用性能的关键所在，变频器选型时要确定以下几点：

1．采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。

2．变频器的负载类型；特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。

3．变频器与负载的匹配问题：（1）电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。（2）电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。（3）转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。

4．在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。

5．变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。

6．需要注意的是，变频器的额定容量及参数是针对一定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔1000m以下，温度在40℃或25℃以下。若使用环境超出该规定，则在确定变频器参数、型号时要考虑到环境造成的降容因素。

二、变频器使用

（一）首先确认变频器的安装环境

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。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，垂直安装，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。

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。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。

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。

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和柜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。

5．电磁波干扰。变频器由主回路和控制回路两大部分组成，由于主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干扰源，所以对电源侧和输出侧的调设备会产生影响。与主回路相比，变频器的控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其它装置产生的干扰，造成变频器无法工作。因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。柜内仪表和电子系统，应选用金属外壳，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。

（二）变频器和电机的距离确定电缆和布线方法

1．变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。

2．控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。

3．电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。

4．与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。

（三）变频器的接地

变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm2，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，使用专设的接地端子，不能共用。接地线不作为信号的通路，使用信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。

三、变频器接线规范

信号线与动力线必须分开走线：信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部：如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。

1．模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。

2．为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。使用了变频器以后，不但免去了许多繁琐的人工操作，消除了许多不安全隐患因素，并使系统始终处于一种节能状态下运行，合理地轮换使用电机延长了设备的使用寿命，更好的适应了生产需要。

参考文献：

[1]王廷才，变频器原理及应用[M].机械工业出版社出版，2005-07-01，出版.

[2]吴忠智，吴加林，变频器原理及应用指南[M].中国电力出版社出版，2007-09-01，出版.

[3]魏召刚等，工业变频器原理及应用[M].电子工业出版社出版，2006-9-15，出版.

作者简介：

唐仁雄，男，湖南省新化人，新化县职业中专学校讲师，研究方向：家用电器维修。