延長變頻器使用壽命的幾點(diǎn)建議

　　隨著通用變頻器市場的日益繁榮，其年用量愈日劇增，但是，變頻器在不同的運(yùn)行條件下還存在一些不盡人意的地方，導(dǎo)致其使用壽命縮短及其附屬設(shè)備的安裝、調(diào)試、日常維護(hù)及維修工作量也相應(yīng)增加，從而給用戶造成了重大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)從變頻器的應(yīng)用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾、電網(wǎng)質(zhì)量等方面進(jìn)行了分析，提出了使用變頻器時(shí)應(yīng)注意的問題及相應(yīng)的改進(jìn)建議，相信這對提高變頻器使用壽命會有顯著的效果。

1 電磁干擾對變頻器的影響

　　在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，多采用微機(jī)或者PLC 控制技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機(jī)控制板的干擾問題。變頻器受外界干擾來源如圖1 所示，由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標(biāo)準(zhǔn)，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾，往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取下述必要措施。

　　1)良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，應(yīng)單獨(dú)接地。對于某些干擾嚴(yán)重的場合，建議將傳感器、I/0接口屏蔽層與控制板的控制地相連。

　　2)給微機(jī)控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外，在輻射干擾嚴(yán)重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通基站時(shí)，可以對微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。

　　3)給變頻器輸入端加裝EMI 濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，加裝輸入交流和直流電抗器，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過100 m 的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器，解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。值得注意的是在不添加交流輸出電抗器時(shí)，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現(xiàn)過流。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中一般采取其中的一種或者幾種方法。

　　4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1m，跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開關(guān)頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí)，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重，需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊，或者采用對v/f轉(zhuǎn)換光隔離,再采用頻率設(shè)定輸入的方法。

2 工作環(huán)境的影響

　　在變頻器實(shí)際應(yīng)用中，由于國內(nèi)客戶除少數(shù)有專用機(jī)房外，大多為了降低成本，將變頻器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場。工作現(xiàn)場一般有灰塵大、溫度高、濕度大的問題，還有如鋁行業(yè)中有金屬粉塵、腐蝕性氣體等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場情況做出相應(yīng)的對策，如圖2 所示。

　　1)變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。

　　2)變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。

　　3)變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距，應(yīng)該大于300 mm。

　　4)如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。

　　5)在多粉塵場所，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場所使用變頻器時(shí)，總體要求控制柜整體密封，專門設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng)；控制柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋出風(fēng)口；控制柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔，并且安裝防塵網(wǎng)。

　　6)多數(shù)變頻器廠家內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)構(gòu)件均未進(jìn)行防潮濕霉變的特殊處理，如果變頻器長期處于惡劣工作環(huán)境下，金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕。導(dǎo)電銅排在高溫運(yùn)行情況下，會更加劇銹蝕的過程,對于微機(jī)控制板和驅(qū)動(dòng)電源板上的細(xì)小銅質(zhì)導(dǎo)線，銹蝕將造成損壞。因此，對于應(yīng)用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場合，必須對所使用變頻器的內(nèi)部設(shè)計(jì)有基本要求，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理，對于結(jié)構(gòu)件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。除此之外，還需要采取其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐蝕氣體的措施。

0 引言

　　隨著通用變頻器市場的日益繁榮，其年用量愈日劇增，但是，變頻器在不同的運(yùn)行條件下還存在一些不盡人意的地方，導(dǎo)致其使用壽命縮短及其附屬設(shè)備的安裝、調(diào)試、日常維護(hù)及維修工作量也相應(yīng)增加，從而給用戶造成了重大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)從變頻器的應(yīng)用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾、電網(wǎng)質(zhì)量等方面進(jìn)行了分析，提出了使用變頻器時(shí)應(yīng)注意的問題及相應(yīng)的改進(jìn)建議，相信這對提高變頻器使用壽命會有顯著的效果。

1 電磁干擾對變頻器的影響

　　在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，多采用微機(jī)或者PLC 控制技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機(jī)控制板的干擾問題。變頻器受外界干擾來源如圖1 所示，由于用戶自己設(shè)計(jì)的微機(jī)控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標(biāo)準(zhǔn)，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射干擾，往往導(dǎo)致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取下述必要措施。

　　1)良好的接地。電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，應(yīng)單獨(dú)接地。對于某些干擾嚴(yán)重的場合，建議將傳感器、I/0接口屏蔽層與控制板的控制地相連。

　　2)給微機(jī)控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，可以有效抑制傳導(dǎo)干擾。另外，在輻射干擾嚴(yán)重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通基站時(shí)，可以對微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。

　　3)給變頻器輸入端加裝EMI 濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，加裝輸入交流和直流電抗器，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機(jī)與變頻器之間距離超過100 m 的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器，解決因?yàn)檩敵鰧?dǎo)線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護(hù)和減少對外部的輻射干擾。一個(gè)行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。值得注意的是在不添加交流輸出電抗器時(shí)，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現(xiàn)過流。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中一般采取其中的一種或者幾種方法。

　　4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進(jìn)行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1m，跨控制柜安裝的情況下。因?yàn)樽冾l器一般都有多段速設(shè)定、開關(guān)頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時(shí)，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地。如果干擾仍舊嚴(yán)重，需要實(shí)現(xiàn)DC/DC隔離措施?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)的DC/DC模塊，或者采用對v/f轉(zhuǎn)換光隔離,再采用頻率設(shè)定輸入的方法。

2 工作環(huán)境的影響

　　在變頻器實(shí)際應(yīng)用中，由于國內(nèi)客戶除少數(shù)有專用機(jī)房外，大多為了降低成本，將變頻器直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場。工作現(xiàn)場一般有灰塵大、溫度高、濕度大的問題，還有如鋁行業(yè)中有金屬粉塵、腐蝕性氣體等等。因此必須根據(jù)現(xiàn)場情況做出相應(yīng)的對策，如圖2 所示。

　　1)變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部。

　　2)變頻器最好安裝在控制柜內(nèi)的中部；變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風(fēng)、進(jìn)風(fēng)的大元件。

　　3)變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距，應(yīng)該大于300 mm。

　　4)如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，一定要用膠帶嚴(yán)格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進(jìn)入變頻器內(nèi)部。

　　5)在多粉塵場所，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場所使用變頻器時(shí)，總體要求控制柜整體密封，專門設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng)；控制柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋出風(fēng)口；控制柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔，并且安裝防塵網(wǎng)。

　　6)多數(shù)變頻器廠家內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)