關于延長變頻器的使用壽命

描述：在現代工業自動化設備中，變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備，利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能裝置，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。在工業自動化程度中得到了廣泛的應用。
如何延長變頻器在工業自動化設備使用中壽命，是行業內人員都非常關注的問題，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在工業自動化設備使用壽命會有顯著的效果。

一、電磁干擾對變頻器的影響：
　　在現代工業自動化控制系統中，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，往往導致工業自動化控制系統工作異常，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接口屏蔽層與自動化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。在某些工業自動化設備中電機與變頻器之間距離超過100 m 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。在變頻器組成的工業自動化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。
二、工業自動化設備中變頻器的使用環境：
1、工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發熱元件或易發熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
2、環境濕度。濕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。
3、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，在這種情況下，應把控制箱制成封閉式結構，并進行換氣。
4、振動和沖擊。裝有工業自動化設備中變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣自動化設備接觸不良。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。工業自動化設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。
5、防止電磁干擾。電焊機、動力機械；遠離放射線物質及可燃物；避免直接日照：遠離腐蝕性液體、瓦斯
6、防止輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護，但是，如果輸入端高電壓作用時間長，會使變頻器輸入端損壞。因此，在實際運用中，要核實變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩定時要有穩壓設備，否則會造成嚴重后果。
三、工業自動化設備中變頻控制柜的設計：
1、變頻控制柜電氣原理圖設計合理：變頻器上口不加漏電保護器、下口不加接觸器（無變頻工頻轉換）、電容、變頻柜有散熱風扇、變頻器不用上口接觸器控制啟停。
2、變頻柜內元器件的布局：變頻柜內器件的合理布局和有效距離，要有足夠的散熱空間，走線合理
3、變頻器參數的合理設置：變頻器的啟動停止要合理不要用上口接觸器控制啟停、根據需要設置自由停車或減速停車。變頻器的加速減速時間、變頻器內電機參數
四、工業自動化設備中變頻器的保養：
變頻器要適時清灰保養。保養要清除變頻器內部和風路內的積灰，臟物，；在保養的同時要仔細檢查變頻器，察看變頻器內有無發熱變色部位，水泥電阻有無開裂現象，電解電容有無膨脹漏液防爆孔突出等現象，PCB 板有否異常，有沒有發熱燒黃部位。保養結束后，要恢復變頻器的參數和接線，送電，帶電機工作在3Hz 的低頻運行，以確保變頻器工作正常。
五、結語：
　　從工業自動化設備中變頻器實際應用系統中出現的問題出發，從外界因素的干擾、使用環境、電網質量等方面，有針對性地提出了在實際應用中由于不良因素對變頻器的影響，然后就此問題總結出一些解決問題的方法及改進的建議，對于工業自動化設備中變頻器延長使用壽命能起到很好的效果，在實際工程中應用有一定的參考價值。

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