摘要：作者在實際工作中，遇到了很多由于變頻器使用方法不正確而產生的問題，例如安裝環境的不正常而影響工作。作者經查閱相關資料與自己的實際經驗相結合，本文中介紹了變頻器在使用中應該注意的事項，接入電源的異常，雷擊或感應雷電給變頻器造成的影響，外部設備造成的變頻器故障等原因使變頻器不能正常工作以及介紹故障的防范措施，做到如何減少對周邊設備的干擾，做到設備安全運行。
關鍵詞：變頻器；使用問題；防范措施

1   前  言
任何設備在使用過程中，都免不了發生故障，變頻器及其外配器件也不例外。變頻器由主回路、電源回路、IPM驅動及保護電路、冷卻風扇等幾部分組成。其結構多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設置環境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為了防患于未然，事先對故障原因進行認真分析并規避顯得尤為重要。下面就變頻器在安裝過程中應注意的問題及設備的安裝使用中應該注意之問題及變頻器本身在使用時對周圍設備的影響做一個概括性論述，以減少損失，提高效率，做到安全作業。

2  變頻器的使用及故障防范措施                                                                                2.1  安裝環境對變頻器影響
變頻器屬于電子器件裝置，在其規格說明書中有詳細安裝使用環境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應抑制措施：1）潮濕和塵埃：使用環境如果潮濕、有塵埃等會造成電子器件生銹、接觸不良或短路，作為防范措施，應保持環境干燥并采用封閉式結構防塵；2）腐蝕性氣體:使用環境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，所以，應避免安裝在有腐蝕性氣體的地方；3）溫度是影響電子器件壽命及穩定性的重要因素，特別是半導體器件。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空間加熱器等必要措施；4）振動和沖擊:裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源之外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護；5）電磁波干擾:變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統無法工作，導致控制單元失靈或損壞。
2.2  接入電源異常
 接入電源異常表現為各種形式，但大致分為以下3種，即缺相、低電壓與停電，有時也出現它們的混合形式。這些異常現象的主要原因多半是輸電線路因風、雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統內出現對地短路及相間短路。對接入輸電線路的檢查和巡視是查找電源異常的辦法。電壓波動也是接入電源異常的一種，有些電網或自行發電單位，會出現頻率波動，并且這些現象有時在短時間內重復出現，為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應要求。如果附近有直接起動電動機和電磁爐等設備，這些設備投入時造成的電壓降低也會造成頻率波動，這些設備應和變頻器供電系統分離，減小相互影響；對于要求瞬時停電后仍能繼續運行的設備，除選擇合適價格的變頻器外，還應預先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。對于要求必須連續運行的設備，應對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管 <http://www.diangon.com/wenku/rd/yuanqijian/>輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態，但也能繼續工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。【1】
2.3   雷擊或感應雷電
雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓有時也能造成變頻器的損壞。此外，當電源系統一次側帶有真空斷路器時，斷路器開閉也能產生較高的沖擊電壓。變壓器一次側真空斷路器斷開時，通過耦合在二次側形成很高的電壓沖擊尖峰。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高于變頻器主回路所允許的最大電壓。當使用真空斷路器時，應盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器，應在控制時序上保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。【2】
2.4   電動機溫度過高及運行范圍
對于現有電機進行變頻調速改造時，由于自冷電機在低速運行時冷卻能力下降造成電機過熱。此外，因為變頻器輸出波形中所含有的高次諧波勢必增加電機的鐵損和銅損，因此在確認電機的負載狀態和運行范圍之后，采取以下的相應措施：對電機進行強冷通風或提高電機規格等級；更換變頻專用電機；限定運行范圍，避開低速區。【3】

3   變頻器的故障原因及預防措施
任何設備在使用過程中，都免不了發生故障，變頻器及其外配器件也不例外。變頻器由主回路、電源回路、IPM驅動及保護電路、冷卻風扇等幾部分組成。其結構多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設置環境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析尤為重要。【4】
3.1   主回路常見故障分析
　　主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定，在回路設計時已經選擇了電容器的型號，所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10攝氏度，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當的環境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因素的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5M歐姆以下時，應考慮更換電解電容器。【5】
3.2   冷卻系統
　　冷卻系統主要包括散熱片和冷卻風扇。其中冷卻風扇壽命較短，臨近使用壽命時，風扇產生震動，噪聲增大最后停轉，變頻器出現IPM過熱跳閘。冷卻風扇的壽命受限于軸承，大約為10 000～35 000h。當變頻器連續運轉時，需要2～3a更換一次風扇或軸承。為了延長風扇的壽命，一些產品的風扇只在變頻器運轉時而不是電源開啟時運行。【6】
3.3   外部的電磁感應干擾
　　 如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制器回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制圈上，加裝防止沖擊的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20cm；盡量縮短控制回路的配線距離，并使其主回路分離；變頻器控制回路配線交合節距離應在15mm以上，與主回路保持10cm以上的間距；變頻器距離電動機很遠時（超過100m），這時一方面可加大導線截面面積，保證線路壓降在2%以內，同時應加裝變頻器輸出電抗器，用來補償因長距離導線產生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應按規定進行接地，必須在專用接地點可靠接地，不能同電焊、動力接地混用；變頻器輸出端安裝無線電噪聲濾波器，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源到電子設備的噪聲影響；同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器，以降低其輸出端的線路噪聲。【7】

4   結  語
變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。科技含量較高，因此，其故障多種多樣。我們只能用理論與實踐相結合的方法，探索出一套快速有效處理變頻器故障的辦法。以上只是本人在實踐中的一點心得，如有不足，敬請指教。作者以后還會繼續努力學習，不斷的實踐，不斷的總結經驗，將高科技產品技術更好地應用到我們周圍的生產實際中來，以減少變頻器的故障，提高應用變頻技術與微電子技術水平，為礦山生產順利進行，也為企業提高經濟效益多做貢獻。

參考文獻：
1 王兆義·變頻器應用[M]·北京：機械工業出版社，2010年。
2 蘇陳云·中高壓變頻器楷波分析[D]·廣東廣州，華南理工大學碩士論文，2010年5月。
3 王廷才，王偉·變頻器原理及應用[M]·北京：機械工業出版社，2005年7月1日出版。
4 魏召剛，《工業變頻器原理及應用》，電子工業出版社，2006年9月。
5 王兆義·變頻器應用[M]·北京：機械工業出版社，2010年。
6 白金鋒，董鋒斌·變頻器輸入與輸出濾波保護[J]·自動化技術與應用，2006年9月：20～23。
7 董鋒斌·變頻器的輸入與輸出保護[J]·電器時代，2006年11月：15～18。

作者簡介：吳明德 (1984- )，男，漢族，江西景德鎮人，電氣助理工程師，現從事礦山電氣設備管理工作。通信地址：江西省德興市花橋鎮江西金山礦業有限公司,郵編：334213,聯系電話：15979366062。