變頻器的應(yīng)用誤區(qū)和弊端及應(yīng)對策略

  變頻器在節(jié)能、功率因數(shù)補償、軟起動、PID調(diào)節(jié)等方面具有十分明顯的優(yōu)勢，因而被廣泛應(yīng)用在機電控制的各個領(lǐng)域。本文主要闡述變頻器應(yīng)用誤區(qū)及應(yīng)對策略。

誤區(qū)一：在變頻器輸出回路連接電磁開關(guān)、電磁接觸器

      在實際應(yīng)用中，一些場合需要使用到接觸器進行變頻器切換：如當變頻故障時切換到工頻狀態(tài)運行，或是當采用一拖二方式，一臺電動機故障，變頻器轉(zhuǎn)向拖動另一臺電動機等情況。所以許多用戶會認為在變頻器輸出回路加裝電磁開關(guān)、電磁接觸器是標準的配置，是安全斷開電源的方式，事實上這種做法存在較大的隱患。

      ■ 弊端

      在變頻器還在運行的時候，接觸器先行斷開，突然中斷負載，浪涌電流會使過電流保護動作，會給整流逆變主電路產(chǎn)生一定的沖擊。嚴重的，甚至會使變頻器輸出模塊IGBT造成損壞。同時，在帶感性電動機負載時，感性磁場能量無法快速釋放，將產(chǎn)生高電壓，損傷電動機和連接電纜的絕緣。

      ■ 應(yīng)對策略

      將變頻器輸出側(cè)直接與電動機電纜相連，正常起停電動機可以通過觸發(fā)變頻器控制端子來實現(xiàn)，達到軟起軟停的效果。若必須在變頻調(diào)速器輸出側(cè)使用接觸器，則必須在變頻調(diào)速器輸出與接觸器動作之間，加以必要的控制聯(lián)鎖，保證只有在變頻調(diào)速器無輸出時，接觸器才能動作。

誤區(qū)二：設(shè)備正常停運時，斷開變頻器交流輸入電源

      在設(shè)備正常停運時，很多用戶習慣于斷開變頻器交流輸入電源開關(guān)，認為那樣更安全、也可以節(jié)能。

      ■ 弊端

      此種做法，表面上似乎可以起到保護變頻器不受電源故障沖擊的作用。實際上，變頻器長時間不帶電，加上現(xiàn)場環(huán)境濕度影響，會造成內(nèi)部電路板受潮而發(fā)生緩慢氧化、逐漸出現(xiàn)短路現(xiàn)象。這就是在變頻器斷電停運一段時間后，再次送電時會頻繁報軟故障的原因。

      ■ 應(yīng)對策略

      除設(shè)備檢修外，應(yīng)使變頻器長時間處于帶電狀態(tài)。除此之外，還應(yīng)開啟變頻控制柜的上下風扇、在柜內(nèi)放置干燥劑或安裝自動溫濕度控制加熱器，保持通風和環(huán)境干燥。

誤區(qū)三：露天或粉塵環(huán)境下安裝的變頻器控制柜采用密封型式

      在部分廠礦、地下室、露天安裝使用的變頻器控制柜，會經(jīng)受著如高溫、粉塵、潮濕等惡劣環(huán)境的嚴酷考驗。為此，很多用戶會選用密封型式的變頻柜。這樣雖然在一定程度上可以起到防雨、防塵的效果，但同時也帶來了變頻器散熱不良的問題。

      ■ 弊端

      控制柜密封嚴實會使得變頻器因通風散熱能力不足而引起內(nèi)部元器件過熱，熱敏元件保護動作，造成故障跳閘，設(shè)備被迫停運。

      ■ 應(yīng)對策略

      在變頻器控制柜上部加裝透氣的防雨罩，且?guī)в蟹缐m濾網(wǎng)，同時作為排氣口。下部也同樣開槽安裝帶濾網(wǎng)的風扇，作為進氣口。可以形成空氣流通，同時過濾環(huán)境里的粉塵。冷卻空氣流通方向：從底部流向頂部。

      變頻器之間的橫向安裝距離應(yīng)不小于5mm，進入變頻器的冷卻空氣溫度不能超過40攝氏度。如果環(huán)境溫度長時間在40攝氏度以上，則需考慮將變頻器安裝在帶空調(diào)的小室內(nèi)。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

誤區(qū)四：為提高電壓品質(zhì)，在變頻器輸出端并聯(lián)功率因數(shù)補償電容器

      部分企業(yè)由于用電容量限制，電壓品質(zhì)得不到保障，特別是大型用電設(shè)備投用時，會造成廠站內(nèi)母線電壓降低，負載功率因數(shù)明顯隨著下降。為提高電壓品質(zhì)，用戶通常在變頻器輸出端并聯(lián)功率因數(shù)補償電容器，希望可以改善電動機功率因數(shù)。

      ■ 弊端

      將功率因數(shù)補償電容器與浪涌吸收器連接在電機電纜上（在變頻器和電機之間），它們的影響不僅會降低電機的控制精度，還會在變頻器輸出側(cè)形成瞬變電壓，引起變頻器損壞。

      如果在變頻器的三相輸入線上并聯(lián)功率因數(shù)補償電容器，必須確保該電容器和變頻器不會同時充電，以避免浪涌電壓損壞變頻器。變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流故障，所以不能起動。

      ■ 應(yīng)對策略

      將電容器拆除后運轉(zhuǎn)，至于改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。

誤區(qū)五：選用斷路器作為變頻器熱過載和短路保護，效果比熔斷器好

      斷路器具備較為完善的保護功能，已廣泛應(yīng)用在配電設(shè)備中，大有取代傳統(tǒng)熔斷器的趨勢。現(xiàn)在許多廠商生產(chǎn)的成套變頻調(diào)速設(shè)備，也基本上都配置斷路器（空氣開關(guān)），其實這也存在一些安全隱患。

      ■ 弊端

      在電源電纜發(fā)生短路故障時，斷路器保護動作跳閘由于斷路器本身的固有動作時間而產(chǎn)生延時，此期間會將短路電流引入變頻器內(nèi)部，造成元件損壞。

      ■ 應(yīng)對策略

      只要電纜是根據(jù)額定電流選型的，變頻器傳動單元就能保護自身、輸入端和電機電纜，以防止熱過載，并不需要附加額外的熱過載保護設(shè)備。配置熔斷器將可在短路情況下保護輸入電纜，在傳動裝置內(nèi)部短路時減少裝置損壞和防止相連設(shè)備的損壞。

      檢查配置的熔斷器動作時間應(yīng)低于0.5秒。動作時間取決于熔斷器類型(gG或aR)、供電網(wǎng)路阻抗、電源電纜的橫截面積、材料和長度。當使用gG熔斷器超出0.5秒動作時間時，快熔(aR)在多數(shù)情況下可將動作時間減少到一個可接受水平。

      斷路器對傳動設(shè)備不能提供足夠快的保護，因為它們的反應(yīng)速度比熔斷器慢。因此需要快速保護時，應(yīng)使用熔斷器而不是斷路器。

誤區(qū)六：變頻器選型只需考慮負載功率

      許多用戶在采購變頻器時，通常只根據(jù)驅(qū)動電動機的功率來匹配變頻器容量。其實，電動機所帶動的負載不一樣，對變頻器的要求也不一樣。

      ■ 弊端

      由于電動機所帶的負載特性存在差異，如果不充分考慮綜合因素，可能會造成變頻器使用不當而損壞，同時由于未配備必要的制動單元和濾波器，可能會引起安全風險。

      ■ 應(yīng)對策略

      針對負載的特性和類型合理選用變頻器的容量和配置：

      1)風機和水泵是最普通的負載

      對變頻器的要求最為簡單，只要變頻器容量等于電動機容量即可（空壓機、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉需加大容量）；

      2)起重機類負載

      這類負載的特點是啟動時沖擊很大，因此要求變頻器有一定余量。同時，在重物下放肘，會有能量回饋，因此要使用制動單元或采用共用母線方式；

      3)不均行負載

      有的負載有時輕，有時重，此時應(yīng)按照重負載的情況來選擇變頻器容量，例如軋鋼機機械、粉碎機械、攪拌機等；

      4)大慣性負載

      如離心機、沖床、水泥廠的旋轉(zhuǎn)窯，此類負載慣性很大，因此啟動時可能會振蕩，電動機減速時有能量回饋。應(yīng)該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩，配合制動單元消除回饋電能。