谈变频器的安装问题

史峰

（辽北技师学院，辽宁 调兵山 112700）

随着工业自动化技术水平和节能的要求的提高，变频器在交流调速中的使用越来越普遍。使用变频器的优点在于：启动电动机时的启动电流小，启动时对电网的影响小；可以连续调速，实现交流电动机的无级调速；最高运行速度不受电源频率的影响；可定转矩输出；可控制加减速度等。此外，使用变频装置的节电效果十分显著，据相关资料统计，变频器在工业领域中的节电潜力大约在25%~30%左右，年总节电量在280亿KW·h以上。但是，如果使用方法不当，也会带来不良影响，如工作不正常、故障频发以及对其他设备干扰等一些列的问题。

如果要正确的使用变频器，在安装施工中就必须注重以下几个问题：

1 散热问题

必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。对于长期运行的变频器，环境温度每升高10℃，变频器使用寿命将减少一半。而且在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的，变频器产生的热量也是非常大的，因此不能忽视其发热所产生的影响。通常，变频器安装在控制柜中，如果变频器带有直流电抗器以及交流电抗器，或安装有制动电阻，并且也在柜子里面，这时发热量会更大。电抗器安装在变频器侧面或侧上方比较好。制动电阻的安装位置最好和变频器隔离开。并适当地增加机柜的尺寸。如果在变频器安装时，能够把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70%左右的发热量释放到控制机柜的外面，尤其对大容量变频器更加有效。除此之外，还可以用隔离板把本体和散热器隔开，使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变得极差，因此要禁止变频器横向安装。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。

2 变频器选型问题

变频器选型时要确定以下几点：

2.1 采用变频的目的：用于节能或满足恒压控制或恒流等自动控制要求。

对于节能的思想，要评估节能的效果。对于调压调速的设备具有节能效果，对于风机、泵类负载的低速运行，节能效果明显，但对于位能负载，由于下放重物时，将位能损耗在制动电阻上，尤其类似油井上的抽油机类负载做周期性返程工作的设备并且长期处于额定运行的负载，使用变频装置不但没有节能效果，而且还要有3～5%的电能损耗在变频器本身上，同时还增加了设备故障率。

2.2 变频器的负载类型：如叶片泵或容积泵等，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。

2.3 变频器与负载的匹配问题：a.电压匹配：变频器的额定电压必须与负载的额定电压相符；b.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即可。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，以转矩匹配。这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。c.负载匹配；当变频器拖动多台电动机时，还要考虑同时启动和运行系数，要以最大负载电流来选择变频器。同时还要考虑少数情况下，应急时，需要变频器短时间过载启动设备或运行设备，一般变频器短时间过载允许在150%以内，并且随过载系数的增加，允许时间急剧缩短。安全情况下，要按照可能出现的最大负载来选择变频器。

2.4 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。

2.5 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，变频器容量要放大或者在变频器的输出端安装输出电抗器。

2.6 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大。

3 变频器安装问题

3.1 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O～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，并严格遵守产品说明书中的安装要求，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外和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。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，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、仪器及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。

3.2 合理布线

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。控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆也要选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用金属穿线管屏蔽，屏蔽必须接地，这很重要。电机电缆必须独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时要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流经过电缆传输产生的电磁干扰。电缆敷设时，控制电缆和电源电缆产生交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的开关量信号线与主回路线要分开走线，在控制柜中也要如此。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。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，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。

4 变频器参数设置问题

变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。因此，设置时必须对生产工艺工况进行深入了解，并且按照变频器使用说明书进行相应参数的设定。

在变频器使用过程中，只要遵循以上原则，一般情况下变频器都能高效稳定地运行。最后要说明的是：变频器属于高频大功率设备，其电磁干扰在以上方法的屏蔽中，总是会泄露一些，通过空间、电力传输线等向周围传播，因此，在变频器的使用中，也要考虑其他设备的抗干扰能力，必要时也要进行设备更新或改造。这些属于个别案例，需要具体分析对待。这里不再论述。

[1]石红梅.变频技术原理与应用[M].北京：机械工业出版社.

[2]王兆安，张明勋.电力电子设备设计和应用手册[S].北京：机械工业出版社.