許凱

摘 要：上世紀(jì)70年代為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交流感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速，也就發(fā)明出了變頻器。變頻器相對(duì)于傳統(tǒng)的電流電壓調(diào)整器，由于其功率因數(shù)高，因此在使用的時(shí)候?qū)﹄娋W(wǎng)的沖擊更小，且電機(jī)的啟動(dòng)也更為平穩(wěn)，調(diào)速范圍也比較廣，所以在各行各業(yè)被普及應(yīng)用。尤其是在一些集中化的生產(chǎn)廠房中應(yīng)用的更是普及，但在變頻器運(yùn)作的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾，而這些電子干擾甚至?xí)绊懙狡髽I(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，所以在解決變頻器控制系統(tǒng)干擾的問題是電器技術(shù)人員一直研究的問題之一。本文主要結(jié)合本人工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)變頻器電磁干擾產(chǎn)生的原因及處理措施，進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。

關(guān)鍵詞：變頻器;電子干擾;解決策略

一、前言：

變頻器無論是在生活中還是在工廠生產(chǎn)中應(yīng)用都非常的廣泛，在一些可調(diào)速電機(jī)上都應(yīng)用到了變頻機(jī)，比如說我們的電梯、電動(dòng)汽車、中央空調(diào)系統(tǒng)等。通過變頻器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的調(diào)速。變頻器在對(duì)電機(jī)調(diào)速的時(shí)候是需要通過調(diào)整交流電的方向性和周期性而實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)整之后，可以使電機(jī)的調(diào)速空間更大、調(diào)速精度高且恒速穩(wěn)定等。而變頻器自身的構(gòu)成都比較簡(jiǎn)單，主要由主電路板和控制系統(tǒng)組成。在主電路板中的二極管可以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電系統(tǒng)，而晶體管則可以實(shí)現(xiàn)電流的逆變和運(yùn)轉(zhuǎn)。就是因此變頻器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但功能性性比較強(qiáng)，因此在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的也比較普及。但在變頻器工作的時(shí)候，收支預(yù)期，電流，電路和電磁反應(yīng)影響而產(chǎn)生諧波電流。尤其是在變流器開關(guān)機(jī)的時(shí)候產(chǎn)生高次諧波會(huì)影響到逆變器的本身以及周邊的設(shè)備。變頻器的干擾問題以及各種原因造成的故障也是經(jīng)常遇到的。以下是在近幾年的生產(chǎn)和客服中，對(duì)使用過的幾種變頻器引發(fā)的干擾問題和故障原因的分析。

二、變頻器干擾分析及措施：

2.1、變頻器諧波干擾

⑴、從變頻器的結(jié)構(gòu)主要有兩部分構(gòu)成，分別是控制回路和主回路。主回路又可以分為整流、控制和逆變?nèi)N電路。其中對(duì)于電流的整流和逆變都是通過半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)的，因此，當(dāng)變頻器工作的時(shí)候半導(dǎo)體中間的電流過量比較大，導(dǎo)致變頻器在工作時(shí)電流會(huì)存在很多的高次諧波。而且當(dāng)一個(gè)車間里所有的用電設(shè)備都是統(tǒng)一供電系統(tǒng)時(shí)，今天系統(tǒng)因受到外界因素或自身運(yùn)行原因產(chǎn)生較大波動(dòng)影響，動(dòng)的電流會(huì)直接影響到變頻器的工作狀態(tài)，導(dǎo)致變頻器停機(jī)甚至損壞。因此為了保證變頻器的運(yùn)行穩(wěn)定及其他用電設(shè)備不受影響。對(duì)于變頻器的供電系統(tǒng)要有其他的用電設(shè)備分開，進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。不是為了弱化電源線路上的電流變化對(duì)變頻器的影響可以在變頻器輸入端加裝濾波器，通過接地的形式屏蔽干擾。

⑵、變頻器的控制回路主要是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)變頻器內(nèi)外信號(hào)的交互，回路中的信號(hào)都是小能量的弱信號(hào)，由于這些控制回路中的信號(hào)能量較弱，因此容易受到外界干擾。控制回路的信號(hào)，分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種。其中模擬信號(hào)主要是4～20毫安電流信號(hào)或者是10伏以下的電壓信號(hào)。（我公司的細(xì)紗機(jī)基本上采用的是4—20mA電流信號(hào)回路）。為了減少變頻器所產(chǎn)生的電磁信號(hào)影響的控制回路，因此在控制合同上必須安裝一定的抗干擾設(shè)備。

2.2、變頻器對(duì)外控制的干擾

本公司所使用的變頻器的信號(hào)回路是4～20毫安的模擬信號(hào)控制運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，電磁干擾會(huì)影響到信號(hào)控制回路的電勢(shì)，從而通過控制電纜影響到變頻器。我曾遇到過電機(jī)在運(yùn)行過程中忽快忽慢、突然停機(jī)或不啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)是因布線不合理（變頻器電源線、信號(hào)線、控制線在同一走線槽內(nèi)），強(qiáng)弱電未分離而造成。雖然信號(hào)線屏蔽層接地，但仍受到干擾。將布線方式改變后，此問題得以解決。

2.3、接地干擾

接地干擾的本質(zhì)就是因?yàn)榻拥貨]有落實(shí)到位而產(chǎn)生的，用電設(shè)備在運(yùn)行中的弱電壓和電流回路，如果沒有有效接地的話，都可能會(huì)產(chǎn)生干擾。而且有時(shí)候若設(shè)置多個(gè)接地點(diǎn)的話，不同接地點(diǎn)之間因電位漂移還會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

解決此問題應(yīng)使用專設(shè)接地端臺(tái)，將所有接地線的一端接到專設(shè)的接地端臺(tái)，接地線越短越好，而且必須接地可靠牢固?？刂苹芈肥褂闷帘尉€，遠(yuǎn)端屏蔽層懸空，近端屏蔽層接地。變頻器輸出端加裝抗干擾的濾波器或電抗器，減小振動(dòng)防止變頻器開關(guān)諧波引發(fā)的熱繼電器故障產(chǎn)生誤動(dòng)作。

三、變頻器常見故障分析

3.1、安裝環(huán)境

變頻器雖然綜合性的優(yōu)越，但在生產(chǎn)的時(shí)候?yàn)榱藟嚎s控制的體積，因此整體的繼承性比較高，邊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也比較緊湊，但在使用的過程中又會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，若不及時(shí)散熱的話，也就無法保證變頻器的有效和可靠運(yùn)行。因此變頻器對(duì)整體的安裝環(huán)境也提出了較高的要求，若環(huán)境中有粉塵多且濕度較大，都可能會(huì)引發(fā)變頻器運(yùn)行異常。由此可見，安裝使用變頻器要有一適宜的運(yùn)行環(huán)境。

3.2、過電流跳閘原因分析

3.2.1對(duì)地故障：

第一次跳閘有可能發(fā)生在運(yùn)行過程中。如果復(fù)位后重新啟動(dòng)，但一升速就跳閘，說明有很大的沖擊電流，過流十分嚴(yán)重。

⑴、檢查變頻器內(nèi)部因電子元件損壞造成的短路故障。

⑵、檢查電機(jī)有無匝間短路和對(duì)地短路故障。

⑶、檢查電線因破損對(duì)地造成的短路故障。

⑷、電機(jī)側(cè)對(duì)地漏電。

3.2.2、設(shè)置不當(dāng)：

⑴、運(yùn)行時(shí)低頻低速輕載的情況下引發(fā)的過流跳閘。基本原因是低頻運(yùn)行時(shí)，為了能帶動(dòng)較重的負(fù)載，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度隨負(fù)載的輕重而變化。引起的過電流跳閘。

⑵、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償設(shè)定太小，也不能正常啟動(dòng)運(yùn)行。

⑶、電子熱繼電器的設(shè)定不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)的太小，引起變頻器跳閘。

⑷、設(shè)定升速或降速時(shí)間太短引發(fā)的過流故障。

⑸、機(jī)械在運(yùn)行中突然加重負(fù)荷，甚至被“卡住”，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速因此大幅下降，電流急劇增加，導(dǎo)致電流跳閘。

3.3、過電壓、欠電壓跳閘原因分析

3.3.1過電壓跳閘。

⑴、電源電壓過高。

⑵、減速時(shí)間設(shè)定太短。

⑶、停止運(yùn)行，電機(jī)再生制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元選配不合適。

3.3.2欠電壓跳閘：

⑴、輸入電源電壓過低或線損過大。

⑵、三相電源有缺相現(xiàn)象。

⑶、整流電路故障。

四、結(jié)束語：

隨著工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展以及變頻技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)減少變頻器高次諧波的危害，降低工作時(shí)的噪聲以及增強(qiáng)其工作的可靠性、安全性等方面的研究將進(jìn)一步深入，變頻器的發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步普及。

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