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1、引言

隨著通用變頻器市場的日益繁華，不包含OEM進口變頻器，中國通用變頻器暮??超過25億元公民幣，變頻器及其隸屬裝備的安裝、調試、日常保護及維修工作量劇增，給用戶造成重大直接和間接喪失。本文就針對造成以上問題的原因，依據大批用戶的實際利用情形，從利用環境、電磁干擾與抗干擾、電網質量、電機絕緣等方面進行了剖析，提出了一些改良的建議。

2 工作環境問題

在變頻器實際利用中，由于國內客戶除少數有專用機房外，大多為了下降成本，將變頻器直接安裝于工業現場。工作現場一般是灰塵大、溫度高，在南方還有濕度大的問題。對于線纜行業還有金屬粉塵，在陶瓷、印染等行業還有腐化性氣體和粉塵，在煤礦等場所，還有防爆的請求等等。因此必需依據現場情形做出相應的對策。

2.1 變頻器的安裝設計基礎請求

(1) 變頻器應當安裝在操縱柜內部。

(2) 變頻器最好安裝在操縱柜內的中部;變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能攔截排風、進風的大元件。

(3) 變頻器上、下部邊沿距離操縱柜頂部、底部、或者隔板、或者必需安裝的大元件等的最小間距，應當大于300mm。如圖1中的H1，H2間距所示。

(4) 如果特別用戶在使用中須要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔，必定要用膠帶嚴峻密封或者采納假面板更換，防止粉塵大批進入變頻器內部。

(5) 對變頻器要進行定期保護，及時清算內部的粉塵等。

(6) 其它的基礎安裝、使用請求必需遵循用戶手冊上的有關闡明;如有疑問請及時接洽相應廠家技能支撐人員。

2.2 防塵操縱柜的設計請求

在多粉塵場合，特殊是多金屬粉塵、絮狀物的場合使用變頻器時，采用準確、合理的防護辦法是十分必要的，防塵辦法得當對保證變頻器正常工作非常首要。總體請求操縱柜整體應當密封，應當通過專門設計的進風口、出風口進行通風;操縱柜頂部應當有防護網和防護頂蓋出風口;操縱柜底部應當有底板和進風口、進線孔，并且安裝防塵網。

(1) 操縱柜的風道要設計合理，排風通暢，避免在柜內形成渦流，在固定的地位形成灰塵堆積。

(2) 操縱柜頂部出風口上面要安裝防護頂蓋，防止雜物直接落入;防護頂蓋高度要合理，不影響排風。防護頂蓋的側面出風口要安裝防護網，防止絮狀雜物直接落入。

(3) 如果采納操縱柜頂部側面排風方法，出風口必需安裝防護網。

(4) 必定要確保操縱柜頂部的軸流風機旋轉方向準確，向外抽風。如果風機安裝在操縱柜頂部的外部，必需確保防護頂蓋與風機之間有足夠的高度;如果風機安裝在操縱柜頂部的內部，安裝所需螺釘必需采納止逆彈件，防止風機脫落造成柜內元件和裝備的毀壞。建議在風機和柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈，可以大大減小風機震蕩造成的噪音。

(5) 操縱柜的前、后門和其他接縫處，要采納密封墊片或者密封膠進行必定的密封處置，防止粉塵進入。

(6) 操縱柜底部、側板的所有進風口、進線孔，必定要安裝防塵網。阻隔絮狀雜物進入。防塵網應當設計為可拆卸式，以便利清算、保護。防塵網的網格要小，能夠有效攔截微小絮狀物(與一般家用防蚊蠅紗窗的網格相仿);或者依據具體情形判斷適宜的網格尺寸。防塵網四周與操縱柜的聯合處要處置周密。

(7) 對操縱柜必定要進行定期保護，及時清算內部、外部的粉塵、絮毛等雜物。保護周期可依據具體情形而定，但應當小于2～3個月;對于粉塵嚴重的場合，建議保護周期在1個月左右。

2.3 防潮濕霉變的操縱柜的設計請求

多數變頻器廠家內部的印制板、金屬構造件均未進行防潮濕霉變的特別處置，如果變頻器長期處于這種狀況，金屬構造件容易發生銹蝕，對于導電銅排在高溫運行情形下，更加劇了銹蝕的歷程。對于微機操縱板和驅動電源板上的微小銅質導線，由于銹蝕將造成毀壞，因此，對于利用于潮濕和和含有腐化性氣體的場所，必需對于使用變頻器的內部設計有基礎請求，例如印刷電路板必需采納三防漆噴涂處置，對于構造件必需采納鍍鎳鉻等處置工藝。除此之外，還須要采用其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐化氣體的辦法。

(1) 操縱柜可以安裝在單獨的、密閉的采納空調的機房，此方式實用操縱裝備較多，建立機房的成本低于柜體單獨密閉處置的場所，此時操縱柜可以采納如上防塵或者一般環境設計即可。

(2) 采納獨立進風口。單獨的進風口可以設在操縱柜的底部，通過獨立密閉地溝與外部潔凈環境銜接，此方式須要在進風口處安裝一個防塵網，如果地溝超過5m以上時，可以斟酌加裝鼓風機。

(3) 密閉操縱柜內可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性資料，并近期調換。

3 干擾問題

3.1 變頻器對微機操縱板的干擾

在注塑機、電梯等的操縱體系中，多采納微機或者PLC進行操縱，在體系設計或者改革歷程中，必定要注意變頻器對微機操縱板的干擾問題。由于用戶自己設計的微機操縱板一般工藝程度差，不符合EMC國際尺度，在采納變頻器后，發生的傳導和輻射干擾，往往導致操縱體系工作異常，因此須要采用必要辦法。

(1) 良好的接地。電機等強電操縱體系的接地線必需通過接地匯流排可靠接地，微機操縱板的屏蔽地，最好單獨接地。對于某些干擾嚴重的場所，建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與操縱板的操縱地相連[3]。

(2) 給微機操縱板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環等，成本低。如圖3所示，可以有效克制傳導干擾。另外在輻射干擾嚴重的場所，如周圍存在GSM、或者小靈通機站時，可以對微機操縱板添加金屬網狀屏蔽罩進行屏蔽處置。

(3) 給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效克制變頻器對電網的傳導干擾，加裝輸入交換和直流電抗器L1、L2，可以進步功率因數，減小諧波污染，綜合后果好。在某些電機與變頻器之間距離超過100m的場所，須要在變頻器側添加交換輸出電抗器L3，解決因為輸出導線對地散布參數造成的漏電流維護和減少對外部的輻射干擾。一個行之有效的方式就是采納鋼管穿線或者屏蔽電纜的方式，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠銜接。請注意，在不添加交換輸出電抗器L3時，如果采納鋼管穿線或者屏蔽電纜的方式，增大了輸出對地的散布電容，容易呈現過流。如圖4所示，當然在實際中一般只采用其中的一種或者幾種方式。

(4) 對模仿傳感器檢測輸入和模仿操縱信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的操縱體系設計歷程中，建議盡量不要采納模仿操縱，特殊是操縱距離大于1M，跨操縱柜安裝的情形下。因為變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出，可以滿足請求。如果非要用模仿量操縱時，建議必定采納屏蔽電纜，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，須要實現DC/DC隔離辦法。可以采納尺度的DC/DC模塊，或者采納V/F轉換，光藕隔離再采納頻率設定輸入的方式。

3.2 變頻器本身抗干擾問題

當變頻器的供電體系左近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者采納滑環供電的場所，變頻器本身容易因為干擾而呈現維護。建議用戶采納如下辦法:

(1) 在變頻器輸入側添加電感和電容，構成LC濾波網絡。

(2) 變頻器的電源線直接從變壓器側供電。

(3) 在條件允許的情形下，可以采納單獨的變壓器。

(4) 在采納外部開關量操縱端子操縱時，銜接線路較長時，建議采納屏蔽電纜。當操縱線路與主回路電源均在地溝中埋設時，除操縱線必需采納屏蔽電纜外，主電路線路必需采納鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾，防止變頻器的誤動作。

(5) 在采納外部模仿量操縱端子操縱時，如果銜接線路在1M以內，采納屏蔽電纜銜接，并實行變頻器側一點接地即可;如果線路較長，現場干擾嚴重的場所，建議在變頻器側加裝DC/DC隔離模塊或者采納經過V/F轉換，采納頻率指令給定模式進行操縱。

(6) 在采納外部通訊操縱端子操縱時，建議采納屏蔽雙絞線，并將變頻器側的屏蔽層接地(PE)，如果干擾非常嚴重，建議將屏蔽層接操縱電源地(GND)。對于RS232通訊方法，注意操縱線路盡量不要超過15m，如果要加長，必需隨之下降通訊波特率，在100m左右時，能夠正常通訊的波特率小于600bps。對于RS485通訊，還必需斟酌終端匹配電阻等。對于采納現場總線的高速操縱體系，通訊電纜必需采納專用電纜，并采納多點接地的方法，才氣夠進步可靠性。

4 電網質量問題

在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場所，電壓經常呈現閃變;在一個車間中，有幾百臺變頻器等容性整流負載在工作時，電網的諧波非常大，對于電網質量有很嚴重的污染，對裝備本身也有相當的損壞作用，輕則不能夠持續正常運行，重則造成裝備輸入回路的毀壞。可以采用以下的辦法:

(1) 在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場所建議用戶增添無功靜補裝置，進步電網功率因數和質量。

(2) 在變頻器對比集中的車間，建議采納集中整流，直流共母線供電方法。建議用戶采納12脈沖整流模式。如圖5所示，長處是，諧波小、節能，特殊實用于頻繁起制動、電動運行與發電運行同時進行的場所。

(3) 變頻器輸入側加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，進步功率因數，成本較低，可靠性高，后果好。

(4) 變頻器輸入側加裝有源PFC裝置，后果最好，但成本較高。

5 電機的漏電、軸電壓與軸承電流問題

變頻器驅動感應電機的電機模型如圖6所示，圖中Csf為定子與機殼之間的等效電容，Csr為定子與轉子之間的等效電容，Crf為轉子與機殼之間的等效電容，Rb為軸承對軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗。

高頻PWM脈沖輸入下，電機內散布電容的電壓耦合作用構成體系共模回路，從而引起對地漏電流、軸電壓與軸承電流問題。

漏電流重要是PWM三相供電電壓極其瞬時不平衡電壓與大地之間通過Csf發生。其大小與PWM的dv/dt大小與開關頻率大小有關，其直接成果將導致帶有漏電維護裝置動作。另外，對于舊式電機，由于其絕緣資料差，又經過長期運行老化，有些在經過變頻改革后造成絕緣毀壞。因此，建議在改革前，必需進行絕緣的測試。對于新的變頻電機的絕緣，請求要比尺度電機高出一個等級。

軸承電流重要以三種方法存在:dv/dt電流、EDM(Electric Discharge Machining)電流和環路電流。軸電壓的大小不僅與電機內各部分耦合電容參數有關，且與脈沖電壓上升光陰和幅值有關。dv/dt電流重要與PWM的上升光陰tr有關，tr越小，dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高，軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流呈現存在必定的偶然性，只有當軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內部產生接觸時，存儲在電子轉子對地電容Crf上的電荷(1/2 Crf×Urf)通過軸承等效回路Rb、Cb和Zb對地進行火花式放電，造成軸承光潔度降落，下降使用壽命，嚴重地造成直接毀壞。毀壞水平重要取決于軸電壓和存儲在電子轉子對地電容Crf的大小。

環路電流產生在電網變壓器地線、變頻器地線、電機地線及電機負載與大地地線之間的回路(如水泵類負載)中。環路電流重要造成傳導干擾和地線干擾，對變頻器和電機影響不大。避免或者減小環流的方式就是盡可能減小地線回路的阻抗。由于變頻器接地線(PE變頻器)一般與電機接地線(PE電機1)銜接在一個點，因此，必需盡可能加粗電機接地電纜線徑，減小兩者之間的電阻，同時變頻器與電源之間的地線采納地線銅母排或者專用接地電纜，保證良好接地。對于潛水深井泵這樣的負載，接地阻抗ZE電機2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和，容易形成地環流，建議斷開ZE變頻器，抗干擾后果好。

在變頻器輸出端串由電感、RC組成的正弦波濾波器是克制軸電壓與軸承電流的有效道路。目前有多家廠家可供應尺度濾波器。