曹勵齡

（遼寧工程職業(yè)學(xué)院，遼寧 鐵嶺 112008）

引言：根據(jù)變頻器的使用原理進(jìn)行分析，可以明確變頻器在應(yīng)用過程中，其輸出的信號可能會出現(xiàn)較多的高次諧波，進(jìn)而導(dǎo)致變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者漏電等問題，使斷路器跳閘，所以在進(jìn)行變頻調(diào)速相關(guān)實訓(xùn)的過程中，必須要避免這些故障和問題，進(jìn)而對其進(jìn)行原因的分析，并且給出相應(yīng)的解決方法。

一、MM440變頻器基本原理分析

MM440變頻器的主要組成部分分別是保護(hù)電路，不可控整流器，逆變器和控制器等，其電路安裝圖是首先引入三相電源，然后三相電源和可選件的濾波器進(jìn)行連接，然后連接到變頻器中，并且整體的電纜結(jié)構(gòu)利用屏蔽電纜，經(jīng)過變頻器在連接到電動機(jī)上，以實現(xiàn)變頻原理應(yīng)用。在實際的使用過程中，首先利用三相交流電源，經(jīng)過不可控的整流器將電流進(jìn)行整流，然后進(jìn)而保證能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)橘x值固定的直流電壓，然后再通過電容的濾波器，將其連接到逆變器中，使用逆變器對IGBT進(jìn)行通斷的控制。然后利用SPWM的控制模式將逆變器中給的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎译妷?，進(jìn)而保證能夠按照掙錢的規(guī)律對SPWM波進(jìn)行分析。

二、電動機(jī)漏電的相關(guān)原因及解決措施

（一）變頻器出現(xiàn)漏電問題的原因

當(dāng)前導(dǎo)致變頻系統(tǒng)出現(xiàn)漏電問題的原因主要有以下4個，第1個原因是電動機(jī)的繞組與相應(yīng)的機(jī)殼之間可能會出現(xiàn)寄生的電容，根據(jù)相關(guān)電路接線圖可以明確變頻器在輸出的信號進(jìn)行分析的過程中，因為其不是正弦形式的波圖，所以必須要進(jìn)行波形的調(diào)制，在調(diào)制的過程中因為載波的頻率要比工頻高很多，所以經(jīng)常會導(dǎo)致變頻器中出現(xiàn)相應(yīng)的寄生電容，目前載波頻率大約在1000赫茲到4000赫茲之間，變頻器中的高頻脈波則可以導(dǎo)致電動機(jī)的繞組以及相應(yīng)的機(jī)殼之間出現(xiàn)寄生電容，進(jìn)而形成了相應(yīng)的漏電現(xiàn)象。

第2個原因是在電動機(jī)的輸入輸出導(dǎo)線中，和變頻器之間也可能出現(xiàn)相應(yīng)的對地分布電容，因為導(dǎo)線之間存在一定的分布電容，而電容的大小主要和導(dǎo)線的截面積長度以及其屏蔽的強(qiáng)度有關(guān)，目前通過分析可以表明電容的大小和其截面積的大小成反比關(guān)系，電容的大小和其長度的大小成正比關(guān)系，在實訓(xùn)臺的運行過程中，因為變頻器可能和電機(jī)的距離相對較近，所以形成的電容值也會相對較小，通過相應(yīng)研究可以明確，當(dāng)其漏電流達(dá)到了90%左右時，電動機(jī)中的寄生電容將會發(fā)生相應(yīng)的作用，進(jìn)而導(dǎo)致漏電流的百分比增大，在實際試驗過程中，因為周圍不會使用相應(yīng)的屏蔽電纜，所以將會進(jìn)一步的擴(kuò)大分布電容。尤其是變頻器，在不斷低速運行的過程中，分布電容將會出現(xiàn)相應(yīng)的充放電現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致電流通過電容器導(dǎo)入到大地中，同時還可以從進(jìn)線側(cè)的接地線中回到變頻器，進(jìn)而形成了漏電流現(xiàn)象。

第3個原因是變頻器的導(dǎo)線之間也可能出現(xiàn)一定的線接電容，由于變頻器的輸入導(dǎo)線和輸出導(dǎo)線相對較多，所以不同導(dǎo)線之間也會出現(xiàn)線間電容，其存在的主要影響是可能會因為線間電容而引起線間漏電流，先將漏電流數(shù)值的大小，主要由分布電容數(shù)值的大小以及其載波頻率的大小等共同決定，如果變頻器中載波頻率相對較高，則會導(dǎo)致線路電流的數(shù)值越大，而如果電動機(jī)中線纜的長度越長也會在一定程度上，導(dǎo)致漏電流的數(shù)值更大。

第4個原因是電動機(jī)的外殼之間可能會存在一定的感應(yīng)電壓，由于變頻器在對電動機(jī)進(jìn)行控制的過程中，其逆變器中的開關(guān)頻率相對較高，所以在電動機(jī)運行的過程中，三相定子繞組將會因為對稱電流而產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場，進(jìn)而導(dǎo)致電動機(jī)的外殼中會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢。而如果開關(guān)的速度增大，則其相應(yīng)的感應(yīng)電動勢也會增大，如果人們在實訓(xùn)操作的過程中不小心碰到了電動機(jī)的外殼，則可能出現(xiàn)電擊的現(xiàn)象，進(jìn)而表明了其出現(xiàn)漏電問題。

（二）電動機(jī)漏電問題解決措施

通過對以上變頻器系統(tǒng)和電動機(jī)漏電問題的相關(guān)原因進(jìn)行分析，可以明確其解決措施，主要有以下幾種，第1種是為了保證能夠盡快的消除相應(yīng)的電容，可以將電動機(jī)的接地線和變頻器的接地線與實訓(xùn)臺中的整體接地線進(jìn)行連接，并且使用導(dǎo)線將三個接地線接到一起，電動機(jī)在放到實訓(xùn)臺上進(jìn)行操作的過程中，將其接地端相連，則可以保證電動機(jī)的接地端變頻器的接地端和實訓(xùn)臺的接地端能夠在同等的地位上進(jìn)而有效的消除了相應(yīng)的感應(yīng)電壓，在學(xué)生或者其他操作人員觸碰到電動機(jī)外殼的過程中，則不會產(chǎn)生電擊的現(xiàn)象。

第2種是為了有效的降低相應(yīng)的感應(yīng)電壓，可以在變頻器的輸入端中，接入一個浪涌濾波器電路，并且要保證浪涌濾波器電路的接地端能夠和變頻器的接地端以及電動機(jī)的接地端連接在一起，這樣浪涌濾波器即可以對電動機(jī)出現(xiàn)的感應(yīng)電壓進(jìn)行處理，又可以保證能夠消除相應(yīng)的感應(yīng)電壓。

最后是在整個實訓(xùn)臺實際運行之前，可以適當(dāng)?shù)膶⒆冾l器的載波頻率調(diào)到最小，然后經(jīng)過相應(yīng)的操作，既可以保證有效的降低其產(chǎn)生的電容值和電壓值，在改造完成以后，可以明確利用這種改造方法能夠有效的治理，電動機(jī)和變頻系統(tǒng)出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象。

三、斷路器出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的原因及解決措施

在斷路器出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象以后，其原因主要有以下幾種，第1種是可能因為在設(shè)置變頻器轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)倪^程中其設(shè)定值，不滿足后期的運行需求，根據(jù)電動機(jī)的運行曲線特征分析可以明確，如果其電壓和頻率的比值越大則可以導(dǎo)致在負(fù)載相同的情況下，其電流的指數(shù)值越大，并且在電動機(jī)空載運行的過程中，其啟動電流將會達(dá)到額定電流的6倍左右，為了保證能夠在轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值設(shè)定的過程中可以符合現(xiàn)場需求，則應(yīng)該根據(jù)過流跳閘現(xiàn)象進(jìn)行分析，并且明確設(shè)定值的具體數(shù)值。

第2個原因可能是因為變頻器在運行過程中產(chǎn)生的諧波分量相對過大，由于變頻器無論是在輸入端，還是在輸出端，其電流都含有一定的高頻成分，所以在利用變頻器及相應(yīng)的驅(qū)動時，高頻成分將是導(dǎo)致整個變頻器系統(tǒng)出現(xiàn)漏電流現(xiàn)象的主要原因，進(jìn)而導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)誤動作操作。

第3個原因是可能因為變頻器中加速時間和減速時間參數(shù)設(shè)置的不合理，如果加速時間設(shè)置的參數(shù)的數(shù)值相對較小，將會導(dǎo)致后期電動機(jī)在運行的過程中，因為其負(fù)載增大，質(zhì)量增大，而慣性增大其相關(guān)轉(zhuǎn)速，無法滿足同步轉(zhuǎn)速上升的需求，進(jìn)而導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速的差值過大，使得變頻器出現(xiàn)過電流現(xiàn)象，導(dǎo)致斷路器跳閘。而如果其減速時間設(shè)置的數(shù)值相對較小，將會導(dǎo)致整體的運轉(zhuǎn)頻率下降的速度過大，進(jìn)而引起電動機(jī)的轉(zhuǎn)速無法滿足同步轉(zhuǎn)速的下降需求，轉(zhuǎn)速的差值增大，因為過電壓現(xiàn)象而導(dǎo)致斷路器跳閘。

最后是可能因為整個變頻器系統(tǒng)中的濾波電容器出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，因為自動化實訓(xùn)臺在實際使用過程中年限相對較長，所以導(dǎo)致濾波電容器的電容量不斷減小，因為電動機(jī)正在處于在再生制動的狀態(tài)中，所以會出現(xiàn)過電壓跳閘問題，并且由于制動的電阻值越來越大，如果電阻時過大，將會導(dǎo)致其電流過小，濾波電容器中的電荷積攢過多的情況下，也會引起過電壓跳閘問題。

其主要的解決措施是首先要不斷減小變頻器與電動機(jī)之間連接的電線的長度，進(jìn)而減小相應(yīng)的電阻值，然后是應(yīng)該使用靜電容量相對較小的電線，選擇質(zhì)量更合理不易老化的濾波電容器設(shè)備。并且要在變頻器相關(guān)參數(shù)設(shè)置的過程中，事先進(jìn)行精確的計算和實訓(xùn)。進(jìn)而保證能夠滿足電壓和電流的需求。

結(jié)束語

西門子變頻器已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國變頻器行業(yè)中的主要品牌，在MM440變頻器的使用過程中，因為其具有功能性較多而且運行可靠的特征，所以廣泛應(yīng)用在自動化實訓(xùn)臺中，為了保證能夠更好的維護(hù)電動機(jī)及相關(guān)變頻器的運行，在實際使用過程中必須要保證能夠明確變頻器的常見故障，進(jìn)而為電動機(jī)的運行奠定良好的基礎(chǔ)。