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1、引言

随着通用变频器市场的日益繁华，不包含OEM进口变频器，中国通用变频器暮??超过25亿元公民币，变频器及其隶属装备的安装、调试、日常保护及维修工作量剧增，给用户造成重大直接和间接丧失。本文就针对造成以上问题的原因，依据大批用户的实际利用情形，从利用环境、电磁干扰与抗干扰、电网质量、电机绝缘等方面进行了剖析，提出了一些改良的建议。

2 工作环境问题

在变频器实际利用中，由于国内客户除少数有专用机房外，大多为了下降成本，将变频器直接安装于工业现场。工作现场一般是灰尘大、温度高，在南方还有湿度大的问题。对于线缆行业还有金属粉尘，在陶瓷、印染等行业还有腐化性气体和粉尘，在煤矿等场所，还有防爆的请求等等。因此必需依据现场情形做出相应的对策。

2.1 变频器的安装设计基础请求

(1) 变频器应当安装在操纵柜内部。

(2) 变频器最好安装在操纵柜内的中部;变频器要垂直安装，正上方和正下方要避免安装可能拦截排风、进风的大元件。

(3) 变频器上、下部边沿距离操纵柜顶部、底部、或者隔板、或者必需安装的大元件等的最小间距，应当大于300mm。如图1中的H1，H2间距所示。

(4) 如果特别用户在使用中须要取掉键盘，则变频器面板的键盘孔，必定要用胶带严峻密封或者采纳假面板更换，防止粉尘大批进入变频器内部。

(5) 对变频器要进行定期保护，及时清算内部的粉尘等。

(6) 其它的基础安装、使用请求必需遵循用户手册上的有关阐明;如有疑问请及时接洽相应厂家技能支撑人员。

2.2 防尘操纵柜的设计请求

在多粉尘场合，特殊是多金属粉尘、絮状物的场合使用变频器时，采用准确、合理的防护办法是十分必要的，防尘办法得当对保证变频器正常工作非常首要。总体请求操纵柜整体应当密封，应当通过专门设计的进风口、出风口进行通风;操纵柜顶部应当有防护网和防护顶盖出风口;操纵柜底部应当有底板和进风口、进线孔，并且安装防尘网。

(1) 操纵柜的风道要设计合理，排风通畅，避免在柜内形成涡流，在固定的地位形成灰尘堆积。

(2) 操纵柜顶部出风口上面要安装防护顶盖，防止杂物直接落入;防护顶盖高度要合理，不影响排风。防护顶盖的侧面出风口要安装防护网，防止絮状杂物直接落入。

(3) 如果采纳操纵柜顶部侧面排风方法，出风口必需安装防护网。

(4) 必定要确保操纵柜顶部的轴流风机旋转方向准确，向外抽风。如果风机安装在操纵柜顶部的外部，必需确保防护顶盖与风机之间有足够的高度;如果风机安装在操纵柜顶部的内部，安装所需螺钉必需采纳止逆弹件，防止风机脱落造成柜内元件和装备的毁坏。建议在风机和柜体之间加装塑料或者橡胶减振垫圈，可以大大减小风机震荡造成的噪音。

(5) 操纵柜的前、后门和其他接缝处，要采纳密封垫片或者密封胶进行必定的密封处置，防止粉尘进入。

(6) 操纵柜底部、侧板的所有进风口、进线孔，必定要安装防尘网。阻隔絮状杂物进入。防尘网应当设计为可拆卸式，以便利清算、保护。防尘网的网格要小，能够有效拦截微小絮状物(与一般家用防蚊蝇纱窗的网格相仿);或者依据具体情形判断适宜的网格尺寸。防尘网四周与操纵柜的联合处要处置周密。

(7) 对操纵柜必定要进行定期保护，及时清算内部、外部的粉尘、絮毛等杂物。保护周期可依据具体情形而定，但应当小于2～3个月;对于粉尘严重的场合，建议保护周期在1个月左右。

2.3 防潮湿霉变的操纵柜的设计请求

多数变频器厂家内部的印制板、金属构造件均未进行防潮湿霉变的特别处置，如果变频器长期处于这种状况，金属构造件容易发生锈蚀，对于导电铜排在高温运行情形下，更加剧了锈蚀的历程。对于微机操纵板和驱动电源板上的微小铜质导线，由于锈蚀将造成毁坏，因此，对于利用于潮湿和和含有腐化性气体的场所，必需对于使用变频器的内部设计有基础请求，例如印刷电路板必需采纳三防漆喷涂处置，对于构造件必需采纳镀镍铬等处置工艺。除此之外，还须要采用其它积极、有效、合理的防潮湿、防腐化气体的办法。

(1) 操纵柜可以安装在单独的、密闭的采纳空调的机房，此方式实用操纵装备较多，建立机房的成本低于柜体单独密闭处置的场所，此时操纵柜可以采纳如上防尘或者一般环境设计即可。

(2) 采纳独立进风口。单独的进风口可以设在操纵柜的底部，通过独立密闭地沟与外部洁净环境衔接，此方式须要在进风口处安装一个防尘网，如果地沟超过5m以上时，可以斟酌加装鼓风机。

(3) 密闭操纵柜内可以加装吸湿的干燥剂或者吸附毒性气体的活性资料，并近期调换。

3 干扰问题

3.1 变频器对微机操纵板的干扰

在注塑机、电梯等的操纵体系中，多采纳微机或者PLC进行操纵，在体系设计或者改革历程中，必定要注意变频器对微机操纵板的干扰问题。由于用户自己设计的微机操纵板一般工艺程度差，不符合EMC国际尺度，在采纳变频器后，发生的传导和辐射干扰，往往导致操纵体系工作异常，因此须要采用必要办法。

(1) 良好的接地。电机等强电操纵体系的接地线必需通过接地汇流排可靠接地，微机操纵板的屏蔽地，最好单独接地。对于某些干扰严重的场所，建议将传感器、I/O接口屏蔽层与操纵板的操纵地相连[3]。

(2) 给微机操纵板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等，成本低。如图3所示，可以有效克制传导干扰。另外在辐射干扰严重的场所，如周围存在GSM、或者小灵通机站时，可以对微机操纵板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处置。

(3) 给变频器输入加装EMI滤波器，可以有效克制变频器对电网的传导干扰，加装输入交换和直流电抗器L1、L2，可以进步功率因数，减小谐波污染，综合后果好。在某些电机与变频器之间距离超过100m的场所，须要在变频器侧添加交换输出电抗器L3，解决因为输出导线对地散布参数造成的漏电流维护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方式就是采纳钢管穿线或者屏蔽电缆的方式，并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠衔接。请注意，在不添加交换输出电抗器L3时，如果采纳钢管穿线或者屏蔽电缆的方式，增大了输出对地的散布电容，容易呈现过流。如图4所示，当然在实际中一般只采用其中的一种或者几种方式。

(4) 对模仿传感器检测输入和模仿操纵信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的操纵体系设计历程中，建议尽量不要采纳模仿操纵，特殊是操纵距离大于1M，跨操纵柜安装的情形下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出，可以满足请求。如果非要用模仿量操纵时，建议必定采纳屏蔽电缆，并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重，须要实现DC/DC隔离办法。可以采纳尺度的DC/DC模块，或者采纳V/F转换，光藕隔离再采纳频率设定输入的方式。

3.2 变频器本身抗干扰问题

当变频器的供电体系左近，存在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源或者采纳滑环供电的场所，变频器本身容易因为干扰而呈现维护。建议用户采纳如下办法:

(1) 在变频器输入侧添加电感和电容，构成LC滤波网络。

(2) 变频器的电源线直接从变压器侧供电。

(3) 在条件允许的情形下，可以采纳单独的变压器。

(4) 在采纳外部开关量操纵端子操纵时，衔接线路较长时，建议采纳屏蔽电缆。当操纵线路与主回路电源均在地沟中埋设时，除操纵线必需采纳屏蔽电缆外，主电路线路必需采纳钢管屏蔽穿线，减小彼此干扰，防止变频器的误动作。

(5) 在采纳外部模仿量操纵端子操纵时，如果衔接线路在1M以内，采纳屏蔽电缆衔接，并实行变频器侧一点接地即可;如果线路较长，现场干扰严重的场所，建议在变频器侧加装DC/DC隔离模块或者采纳经过V/F转换，采纳频率指令给定模式进行操纵。

(6) 在采纳外部通讯操纵端子操纵时，建议采纳屏蔽双绞线，并将变频器侧的屏蔽层接地(PE)，如果干扰非常严重，建议将屏蔽层接操纵电源地(GND)。对于RS232通讯方法，注意操纵线路尽量不要超过15m，如果要加长，必需随之下降通讯波特率，在100m左右时，能够正常通讯的波特率小于600bps。对于RS485通讯，还必需斟酌终端匹配电阻等。对于采纳现场总线的高速操纵体系，通讯电缆必需采纳专用电缆，并采纳多点接地的方法，才气够进步可靠性。

4 电网质量问题

在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场所，电压经常呈现闪变;在一个车间中，有几百台变频器等容性整流负载在工作时，电网的谐波非常大，对于电网质量有很严重的污染，对装备本身也有相当的损坏作用，轻则不能够持续正常运行，重则造成装备输入回路的毁坏。可以采用以下的办法:

(1) 在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场所建议用户增添无功静补装置，进步电网功率因数和质量。

(2) 在变频器对比集中的车间，建议采纳集中整流，直流共母线供电方法。建议用户采纳12脉冲整流模式。如图5所示，长处是，谐波小、节能，特殊实用于频繁起制动、电动运行与发电运行同时进行的场所。

(3) 变频器输入侧加装无源LC滤波器，减小输入谐波，进步功率因数，成本较低，可靠性高，后果好。

(4) 变频器输入侧加装有源PFC装置，后果最好，但成本较高。

5 电机的漏电、轴电压与轴承电流问题

变频器驱动感应电机的电机模型如图6所示，图中Csf为定子与机壳之间的等效电容，Csr为定子与转子之间的等效电容，Crf为转子与机壳之间的等效电容，Rb为轴承对轴的电阻;Cb和Zb为轴承油膜的电容和非线性阻抗。

高频PWM脉冲输入下，电机内散布电容的电压耦合作用构成体系共模回路，从而引起对地漏电流、轴电压与轴承电流问题。

漏电流重要是PWM三相供电电压极其瞬时不平衡电压与大地之间通过Csf发生。其大小与PWM的dv/dt大小与开关频率大小有关，其直接成果将导致带有漏电维护装置动作。另外，对于旧式电机，由于其绝缘资料差，又经过长期运行老化，有些在经过变频改革后造成绝缘毁坏。因此，建议在改革前，必需进行绝缘的测试。对于新的变频电机的绝缘，请求要比尺度电机高出一个等级。

轴承电流重要以三种方法存在:dv/dt电流、EDM(Electric Discharge Machining)电流和环路电流。轴电压的大小不仅与电机内各部分耦合电容参数有关，且与脉冲电压上升光阴和幅值有关。dv/dt电流重要与PWM的上升光阴tr有关，tr越小，dv/dt电流的幅值越大;逆变器载波频率越高，轴承电流中的dv/dt电流成分越多。EDM电流呈现存在必定的偶然性，只有当轴承润滑油层被击穿或者轴承内部产生接触时，存储在电子转子对地电容Crf上的电荷(1/2 Crf×Urf)通过轴承等效回路Rb、Cb和Zb对地进行火花式放电，造成轴承光洁度降落，下降使用寿命，严重地造成直接毁坏。毁坏水平重要取决于轴电压和存储在电子转子对地电容Crf的大小。

环路电流产生在电网变压器地线、变频器地线、电机地线及电机负载与大地地线之间的回路(如水泵类负载)中。环路电流重要造成传导干扰和地线干扰，对变频器和电机影响不大。避免或者减小环流的方式就是尽可能减小地线回路的阻抗。由于变频器接地线(PE变频器)一般与电机接地线(PE电机1)衔接在一个点，因此，必需尽可能加粗电机接地电缆线径，减小两者之间的电阻，同时变频器与电源之间的地线采纳地线铜母排或者专用接地电缆，保证良好接地。对于潜水深井泵这样的负载，接地阻抗ZE电机2可能小于ZE变压器与ZE变频器之和，容易形成地环流，建议断开ZE变频器，抗干扰后果好。

在变频器输出端串由电感、RC组成的正弦波滤波器是克制轴电压与轴承电流的有效道路。目前有多家厂家可供应尺度滤波器。