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延長變頻器使用壽命的方法分析

未知 2019-07-05 11:40

  如何延長變頻器的使用壽命,是行業內人員都非常關注的問題,現從變頻器的應用環境、電磁干擾與抗干擾、電網質量等方面進行了分析,提出了使用變頻器時應注意的問題及相應的改進建議,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

  在現代工業控制系統中,多采用微機或者PLC控制技術,在系統設計或者改造過程中,一定要注意變頻器對微機控制板的干擾問題。變頻器受外界干擾來源,由于用戶自己設計的微機控制板一般工藝水平差,不符合EMC國際標準,在采用變頻器后,產生的傳導和輻射干擾,往往導致控制系統工作異常,因此需要采取下述必要措施。

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

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

  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的傳導干擾,加裝輸入交流和直流電抗器,可以提高功率因數,減小諧波污染,綜合效果好。在某些電機與變頻器之間距離超過100m的場合,需要在變頻器側添加交流輸出電抗器,解決因為輸出導線對地分布參數造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾。一個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,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,容易出現過流。當然在實際應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行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統設計過程中,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。因為變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出,可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時,建議一定采用屏蔽電纜,并在傳感器側或者變頻器側實現遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重,需要實現DC/DC隔離措施。可以采用標準的DC/DC模塊,或者采用對v/f轉換光隔離,再采用頻率設定輸入的方法。

  2.工作環境的影響

  在變頻器實際應用中,由于國內客戶除少數有專用機房外,大多為了降低成本,將變頻器直接安裝于工業現場。工作現場一般有灰塵大、溫度高、濕度大的問題,還有如鋁行業中有金屬粉塵、腐蝕性氣體等等。因此必須根據現場情況做出相應的對策。

  1)變頻器應該安裝在控制柜內部。

  2)變頻器最好安裝在控制柜內的中部;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、進風的大元件。

  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,應該大于300mm。

  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,一定要用膠帶嚴格密封或者采用假面板替換,防止粉塵大量進入變頻器內部。

  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,總體要求控制柜整體密封,專門設計進風口、出風口進行通風;控制柜頂部應該有防護網和防護頂蓋出風口;控制柜底部應該有底板和進風口、進線孔,并且安裝防塵網。

  6)多數變頻器廠家內部的印制板、金屬結構件均未進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境下,金屬結構件容易產生銹蝕。導電銅排在高溫運行情況下,會更加劇銹蝕的過程,對于微機控制板和驅動電源板上的細小銅質導線,銹蝕將造成損壞。因此,對于應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部設計有基本要求,例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理,對于結構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。

  3.電網質量對變頻器的影響

  在沖擊負載如電焊機、電弧爐、軋鋼機等場合,電壓經常出現閃變;在一個車間中,有多臺變頻器等容性整流負載在工作時,其產生的諧波對于電網質量有很嚴重的污染,對設備本身也有相當的破壞作用,輕則不能夠連續正常運行,重則造成設備輸入回路的損壞。可以采取下列的措施。

  1)在沖擊負載如電焊機、電弧爐、軋鋼機等場合建議用戶增加無功靜補裝置,提高電網功率因數和質量。

  2)在變頻器比較集中的車間,建議采用集中整流,直流共母線供電方式。建議用戶采用12脈沖整流模式。優點是諧波小、節能,特別適用于頻繁起動、制動,電動機處于既電動運行與發電運行的場合。

  3)變頻器輸入側加裝無源LC濾波器,減小輸入諧波,提高功率因數,可靠性高,效果好。

  4)變頻器輸入側加裝有源PFC裝置,效果最好,但成本較高。

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