電工技師論文74425

電工技師論文74425

本文討論了變頻器在日常使用中可能遇到的問(wèn)題和故障，并提出了相應(yīng)的防范措施。首先，安裝環(huán)境對(duì)變頻器的影響非常大，因此需要根據(jù)規(guī)格書(shū)中的要求進(jìn)行安裝，并采取相應(yīng)的抑制措施，如避振措施、防腐防塵處理和空調(diào)等。此外，定期檢查空氣濾清器、散熱片和冷卻風(fēng)扇也是必要的。對(duì)于高寒場(chǎng)合，還需要設(shè)置空間加熱器等必要措施，以防止微處理器因溫度過(guò)低不能正常工作。其次，外部的電磁感應(yīng)干擾也是可能導(dǎo)致變頻器工作不正?；蛲C(jī)的原因之一。為提高變頻器自身的抗干擾能力，可以采取一些措施，如在繼電器、接觸器的控制線圈上加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，縮短控制回路的配線距離并使其與主線路分離，采用屏蔽線回路等。此外，消除干擾源也是非常必要的。最后，電源異常也是可能導(dǎo)致變頻器故障的原因之一。這些異?，F(xiàn)象多半是由輸電線路遭受風(fēng)、雪、雷擊造成的，有時(shí)也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對(duì)地短路及相間短路。為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求，如防止缺相、低電壓、停電等異?，F(xiàn)象的發(fā)生?？傊?，對(duì)于變頻器的安裝和使用，需要認(rèn)真分析可能出現(xiàn)的故障原因，并采取相應(yīng)的防范措施，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。為了避免電動(dòng)機(jī)和電磁爐等設(shè)備啟動(dòng)時(shí)造成電壓降低，應(yīng)將它們與變頻器供電系統(tǒng)分離，以減小相互影響。在需要瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，除了選擇合適價(jià)格的變頻器外，還需要預(yù)先考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例。為防止在加速中出現(xiàn)過(guò)電流，變頻器和外部控制回路采用瞬停補(bǔ)償方式，并通過(guò)速度追蹤和測(cè)速電機(jī)的檢測(cè)來(lái)防止過(guò)電流。對(duì)于需要持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，需要在變頻器上加裝自動(dòng)切換的不停電電源裝置。當(dāng)使用二極管輸入或單相控制電源的變頻器時(shí)，雖然在缺相狀態(tài)下也可以繼續(xù)工作，但長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)對(duì)變頻器的壽命和可靠性造成不良影響。因此，應(yīng)及早檢查和處理整流器中個(gè)別器件電流過(guò)大及電容器的脈沖電流過(guò)大的情況。雷擊或感應(yīng)雷擊也可能會(huì)對(duì)變頻器造成損壞。為避免因沖擊電壓造成過(guò)電壓損壞，需要在變頻器的輸入端加入吸收器件，如壓敏電阻等，以保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當(dāng)使用真空斷路器時(shí)，應(yīng)盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器，并保證在控制時(shí)序上將變頻器斷開(kāi)。過(guò)去的晶體管變頻器存在容易跳閘、不容易再起動(dòng)、過(guò)負(fù)載能力低等缺點(diǎn)。但隨著IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內(nèi)部增加了完善的自診斷和故障防范功能，大幅度提高了變頻器的可靠性。使用矢量控制變頻器中的“全領(lǐng)域自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能”可以很好地克服“起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足”、“環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因。該功能利用變頻器內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻所需要的轉(zhuǎn)矩，迅速對(duì)輸出電壓進(jìn)行修正和補(bǔ)償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉(zhuǎn)矩變化?，F(xiàn)在的變頻器軟件開(kāi)發(fā)更加完善，可以預(yù)先設(shè)置各種故障防止措施，并使故障化解后仍能保持連續(xù)運(yùn)行，例如對(duì)自由停車(chē)過(guò)程中的電機(jī)進(jìn)行再起動(dòng)，對(duì)內(nèi)部故障自動(dòng)復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行，負(fù)載轉(zhuǎn)矩過(guò)大時(shí)能自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行曲線，避免觸發(fā)保護(hù)。同時(shí)，變頻器還可以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的異常轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測(cè)，以進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性。從控制系統(tǒng)抗干擾能力和可靠性的角度出發(fā)，接地是變頻器實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中的重要手段之一。正確的接地可以有效地抑制外來(lái)干擾，降低設(shè)備本身對(duì)外界的干擾。然而，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)電源零線、地線和控制系統(tǒng)屏蔽地的混亂連接，大大降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)于變頻器，主回路端子PE(E、G)的正確接地是提高變頻器抑制噪聲能力和減小變頻器干擾的重要手段。在電源輸入側(cè)，為了提高裝置的抗干擾和防雷擊能力，通常采用電源濾波和防雷擊電路。在兩種電源方式中，為了提高抗干擾能力，一般采用電容接地方式。C2一般選用安規(guī)電容，要求具有良好的高頻特性和足夠的耐壓能力，從而為高頻干擾分量提供對(duì)地通路，抑制分布電容的影響。然而，對(duì)于低頻和直流仍舊是開(kāi)路，需要通過(guò)加安規(guī)電阻R2來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)。由于變頻器內(nèi)部控制端子上控制屏蔽接地及采用線性電源變壓器的屏蔽層均連接至PE，因此PE的連接情況直接關(guān)系到變頻器的可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)工廠采用三相四線制，有些用戶因沒(méi)有地線，干脆不接，或者為了簡(jiǎn)單將PE接至零線。這種情況下，由于防浪涌電路中的電容及壓敏電阻漏電流較大，在接地情況不夠良好的情況下，零線與地之間的電壓可能達(dá)到幾十伏，甚至上百伏，對(duì)系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生重大影響。因此，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用專用接地線，避免與其他設(shè)備公用接地。變頻器接地導(dǎo)線的截面積一般應(yīng)不小于2.5mm2，長(zhǎng)度控制在20m以內(nèi)。建議變頻器的接地與其它動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。控制線屏蔽接地也是提高控制系統(tǒng)抗干擾能力和可靠性的重要手段之一。在實(shí)際應(yīng)用中，需要注意控制線屏蔽接地的正確方法，避免混亂連接導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性下降。在使用上位機(jī)PC/PLC通過(guò)RS232/485通信控制時(shí)，最常見(jiàn)的錯(cuò)誤是兩點(diǎn)接地。由于接地點(diǎn)不在同一位置，不同接地點(diǎn)之間會(huì)產(chǎn)生地電位差，從而在屏蔽線中形成地回路，這不僅無(wú)法起到屏蔽作用，反而會(huì)帶來(lái)干擾。特別是在上位機(jī)側(cè)，一般用戶沒(méi)有專用接地，電源插座的接地端子往往采用接零線方式，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)或變頻器的損壞。在某些PC或PLC中，開(kāi)關(guān)電源采用非隔離方式，即使采用變頻器方面的單側(cè)接地，也會(huì)造成通信接口的損壞。由于變頻器通信控制信號(hào)一般低于100kHz，所以一般不需要使用帶狀電纜，而可以采用屏蔽電纜或雙絞線。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于接地不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)接地比不接地通信誤碼率高的現(xiàn)象，這使人們產(chǎn)生了關(guān)于屏蔽電纜是否需要接地以及采用一點(diǎn)、兩點(diǎn)還是多點(diǎn)接地的疑惑。研究表明，在通信速率低于100kHz時(shí)，選用一點(diǎn)接地效果較好，對(duì)于采用Profibus、Modbus總線控制的高速率通信控制電纜的屏蔽，應(yīng)該選用多點(diǎn)接地，最少也應(yīng)該兩端接地，并且采取在通信線路較長(zhǎng)時(shí)在網(wǎng)絡(luò)的終端加終端匹配電阻等抗干擾措施。對(duì)于電纜的多點(diǎn)接地，一個(gè)附加的好處是可以減少屏蔽層的靜電耦合。此外，還有一個(gè)根據(jù)傳輸信號(hào)的波長(zhǎng)來(lái)判別接地方式的參考標(biāo)準(zhǔn)。以傳輸信號(hào)的波長(zhǎng)λ的1/4為界，通信傳輸線長(zhǎng)度小于λ/4時(shí)采用一點(diǎn)接地；長(zhǎng)度大于λ/4時(shí)，由于屏蔽層也能起到天線作用，應(yīng)采用多點(diǎn)接地，在多點(diǎn)接地時(shí)，最理想的情況是每隔0.05～0.1λ有一個(gè)接地點(diǎn)。此外，在傳輸上升下降沿非常陡峭的信號(hào)時(shí)，也應(yīng)按照變頻信號(hào)來(lái)處理，實(shí)施多點(diǎn)接地。最后要說(shuō)明的一點(diǎn)是，從干擾角度來(lái)看，低頻干擾嚴(yán)重時(shí)應(yīng)采用屏蔽單點(diǎn)接地，在高頻干擾情況下要多點(diǎn)接地，同時(shí)建議在通訊電纜中提供一根等電位線將各節(jié)點(diǎn)的通訊地串起來(lái)，以提高抗干擾能力。環(huán)境的干擾時(shí)，可采用EMC濾波器等措施。在安裝這些附件時(shí)，必須注意其接地問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，這些附件的金屬外殼應(yīng)該與變頻器的金屬外殼連接，并接到PE端子上，以保證安全。同時(shí)，這些附件的屏蔽層也應(yīng)該與其金屬外殼連接，并接到PE端子上，以減少干擾。在連接這些附件時(shí)，應(yīng)該遵循正確的連接方法，確保接地可靠。如果發(fā)現(xiàn)接地不良或者接地電阻過(guò)大等問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)排除。在高精度快速響應(yīng)控制系統(tǒng)中，傳感器的選擇和連接方式對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力有著重要的影響。為了提高抗干擾能力，傳感器的信號(hào)線采用屏蔽線，并且屏蔽層需要與傳感器殼體連接。在連接傳感器時(shí)，需要注意傳感器與外部設(shè)備的獨(dú)立接地，或者選擇傳感器外殼不與控制屏蔽層連接的傳感器，并在變頻器側(cè)實(shí)施一點(diǎn)接地。對(duì)于模擬信號(hào)控制變頻器頻率/轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，應(yīng)該采用雙絞線或屏蔽電纜，并在控制器或變頻器一側(cè)實(shí)施接地。在連接其他變頻器附件時(shí)，需要注意金屬外殼與變頻器外殼的連接，并接到PE端子上，以保證安全和減少干擾。在連接這些附件時(shí)，應(yīng)該遵循正確的連接方法，確保接地可靠。設(shè)備以減少干擾。但是，如果控制系統(tǒng)的PE線中漏電流超標(biāo)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的影響。因此，在安裝設(shè)備時(shí)，必須確保PE線的接地良好，以確保漏電流不超標(biāo)。6.3測(cè)試設(shè)備的安全問(wèn)題在測(cè)試設(shè)備時(shí)，必須注意安全問(wèn)題。特別是在測(cè)量高壓電路時(shí)，必須采取隔離措施，以確保測(cè)試人員的安全。同時(shí)，在測(cè)試設(shè)備的電源方面，最好采用隔離電源，以確保設(shè)備不會(huì)受到其他設(shè)備的影響。6.4接地方式的選擇在選擇接地方式時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。對(duì)于在同一控制柜中的中小功率變頻調(diào)速系統(tǒng)，建議采用公共母排接地方式，以確保設(shè)備之間的互相干擾最小化。對(duì)于不在同一控制單元，較為分散的系統(tǒng)，推薦不同單元之間采用獨(dú)立接地方式，以確保設(shè)備之間的干擾最小化。在選擇接地方式時(shí)，必須考慮設(shè)備之間的距離、設(shè)備的功率以及設(shè)備之間的互相干擾等因素。清除格式錯(cuò)誤和明顯有問(wèn)題的段落后：附件屏蔽層對(duì)地線之間產(chǎn)生很大的漏電流。經(jīng)過(guò)測(cè)試，目前許多變頻器PE端子接入系統(tǒng)地線時(shí)漏電流達(dá)到了300mA以上，而我國(guó)消防有關(guān)規(guī)定，要求PE地線中漏電流應(yīng)小于210mA，這樣許多變頻器是不符合防火要求的。因此，在使用變頻器等產(chǎn)品時(shí)，對(duì)于火警危險(xiǎn)的工作場(chǎng)所，一定要確認(rèn)地線對(duì)地漏電流是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以防止由于絕緣故障引起的火災(zāi)。在我國(guó)，正在推行三線五線制供電模式，但是往往由于各種人為原因，造成零線與地線在變電站接在一起，或是為了節(jié)省成本，地線埋設(shè)嚴(yán)重不合要求，或是地線、零線線徑不符合標(biāo)準(zhǔn)，造成零線、地線與大地間電阻超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)10Ω，從而導(dǎo)致零線、地線分別對(duì)地及零線與地線之間電壓很高，嚴(yán)重時(shí)超過(guò)36V安全電壓，造成安全隱患并且降低系統(tǒng)的抗干擾能力。為了減小部分電氣設(shè)備的接地系統(tǒng)引起的電氣噪聲，中性線與接地之間的電壓應(yīng)小于1V。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，許多設(shè)備（如塑料機(jī)械）本體與變頻器共用同一個(gè)系統(tǒng)地線，由于許多廠家無(wú)單獨(dú)地線，仍舊采用零線替代，結(jié)果使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生電壓很高的靜電，此高壓將產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，干擾控制器和變頻器的正常工作。因此，在使用變頻器時(shí)，必須確認(rèn)地線是否符合要求，避免靜電干擾。在我國(guó)，對(duì)于變頻器類(lèi)工業(yè)化產(chǎn)品，人們對(duì)采用塑膠殼，體積小、重量輕的以日本為代表的產(chǎn)品較為青睞，而不看好符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)格較高的板筋件或以鑄鋁結(jié)構(gòu)為主的歐洲型產(chǎn)品。由于變頻器內(nèi)部使用高速開(kāi)關(guān)器件（如IGBT、IPM），其快速的開(kāi)通關(guān)斷產(chǎn)生很大的dv/dt，盡管管機(jī)內(nèi)加裝snubber電路，但仍舊產(chǎn)生很大的電磁波輻射，對(duì)于一般電氣控制柜內(nèi)的設(shè)備造成很大干擾，此時(shí)板筋件產(chǎn)品明顯優(yōu)于塑膠件產(chǎn)品。因此，在采用變頻器時(shí)必須從價(jià)格、美觀和EMC要求三方面權(quán)衡考慮，合理選擇機(jī)型。系統(tǒng)地線與保護(hù)地線的分離是非常重要的，保護(hù)地線是為了安全而設(shè)置的，而系統(tǒng)地線是為了保證設(shè)備的正常工作而設(shè)置的。如果兩者混淆，將會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的故障和安全隱患。因此，在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)時(shí)，必須嚴(yán)格區(qū)分系統(tǒng)地線和保護(hù)地線，采取有效的措施保證它們的分離。對(duì)于小型小功率的電氣控制系統(tǒng)，如果系統(tǒng)的地線和保護(hù)地線沒(méi)有分開(kāi)，系統(tǒng)仍然可以正常工作。但是對(duì)于大型設(shè)備，如鋼絲繩廠的軋鋼機(jī)等，使用高壓大功率變流裝置，系統(tǒng)的抗干擾能力和安全保護(hù)可靠性要求更加突出，必須實(shí)施系統(tǒng)地線和保護(hù)地線的分離。系統(tǒng)保護(hù)地母線通常與廠房的鋼結(jié)構(gòu)連接以實(shí)現(xiàn)良好的接地，而整個(gè)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)地和屏蔽地要通過(guò)地線匯流排連接到符合標(biāo)準(zhǔn)的單