基于变频调速系统的管理和维护分析研究

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　　 摘要：本文主要分析了变频器运行中的常见故障,介绍做好变频调速系统日常管理和维护的方法。本文是个人的一些见解，以供同行参考借鉴。关键词：变频器; 管理; 维护;
　　 前言
　　 随着变频调速器在港口机械中不断普及, 掌握变频调速技术对港口设备管理人员至关重要。如果使用方法不正确或设置不合理, 就容易造成变频器误动作及发生故障, 或者无法达到预期的运行效果, 甚至使变频器损坏。为防患于未然, 应加强对变频器的使用管理和维护。以下就此谈一下自己的见解，可供同行参考借鉴。
　　 一、防止尖峰冲击电压分析研究
　　 当电源系统一次侧带有真空断路器时, 断路器开闭也能产生较高的冲击电压,变压器一次侧真空断路器断开时, 通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。为了防止因冲击电压造成变频器过电压损坏, 应采取以下措施：一是在变频器的输入端加入压敏电阻等吸收器件, 保证输入电压不高于变频器主回路所允许的最大电压；二是采用 RC 浪涌吸收器；三是在实际操作中, 要确保变频器断开后才能使真空断路器动作。另外, 对于多雷区, 雷击、感应雷电也能产生冲击电压, 造成变频器损坏, 因此, 应采取预防冲击电压的措施。
　　 二、防止外部的电磁感应干扰分析研究
　　 如果变频器周围存在干扰源, 它们将通过辐射或电源线侵入变频器内部, 引起控制回路误动作, 造成工作不正常或停机, 严重时甚至损坏变频器, 所以应提高变频器自身的抗干扰能力。电磁干扰的基本类型及抗干扰措施见表 1。
　　 表 1 变频器电磁干扰的基本类型及抗干扰措施
　　
　　
　　 三、安装环境分析研究
　　 港口装卸机械作业货类复杂, 灰尘较大, 腐蚀性物体较多, 工作环境比较恶劣。特别是在海上锚地作业时, 由于空气潮湿, 风浪大, 船舶摇摆、振动冲击较大, 而振动是对电子器件造成损坏的主要原因。对于振动冲击较大的场合, 应采用橡胶避振等措施。潮湿、腐蚀性气体、海风及灰尘、污垢等造成线路板各部件及继电器、开关等腐蚀生锈, 接触不良,绝缘性能降低, 形成短路, 因此应对控制板进行防腐防尘处理。同时变频器应安装在有灰尘防护结构的配电柜中。若温度超过规定值, 会造成元件损坏。因此, 应按照安装要求, 采用安装空调等方法。
　　 四、变频器的容量选择分析研究
　　 变频器作为电机的供电电源, 要满足电机加速恒速时有足够的电流, 同时要消耗电机减速时的再生能量, 如果变频器的容量选取过小, 不仅不能正常工作, 而且会损坏变频器; 如果选取过大, 又不经济。变频器的容量要结合操作方法和操作模式来选择。
　　 一是按操作方式选择
　　 单个变频器可以驱动 2个以上的电机, 但由于操作方法不同, 可能会需要很大容量的变频器, 这样很不经济, 也会由于操作类型的变化, 使容量选择出错。对于磁通矢量控制方式, 单个变频器只能驱动一个电机, 如果要变频器驱动多台电机, 必须选择V / f控制方式。通常的操作方式下的选择方法及应注意的问题见表 2( I1为变频器额定输出电流, I2为电机额定电流之和, I3为电机启动电流 )。
　　
　　 表 2 几种常用操作方式下的变频器容量选择方法及注意事项
　　
　　
　　 二是按操作模式选择
　　 当变频器应用在有加减速时间限定的场合时,不要仅根据电机额定电流来确定变频器容量, 而必须同时满足预定的加减速时间的要求, 并适当增加容量, 选择带有内部制动功能的变频器或使用制动单元。
　　 五、变频器的常见故障分析研究
　　 由于 IGBT及 CPU的迅速发展, 变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能, 大幅度提高了变频器的可靠性。在实际工作中最容易出现过电流故障,其产生的原因包括外部原因和变频器本身的原因。
　　 一是外部原因
　　 (1) 电机负载突然变大, 引起冲击过大, 造成过电流。
　　 (2) 电机或电缆相间及每相对地的绝缘破坏造成匝间短路或相间对地短路而导致过电流。
　　 (3)过电流故障与电机的漏抗、电机电缆的耦合电抗有关, 所以, 在选择电机电缆时一定按要求选择。
　　 (4)当有测速编码器时, 速度反馈信号丢失或非正常时, 也会引起过电流故障。
　　 (5)电源缺相时也会引起过流故障。
　　 (6)如果变频器的输出侧安装了接触器, 接触器触头瞬间抖动也会发生过电流故障。
　　 二是变频器本身的原因
　　 (1)参数设定不正确。如果加速时间或者减速时间设定值太短, PID调节器的比例参数、积分时间参数不合理, 会造成变频器输出过流。
　　(2)变频器硬件故障。①电流互感器损坏, 其表现为, 当向变频器主回路送电, 变频器未起动时,有电流显示且电流在变化; ②由于连接插件插得不牢, 如电流或电压反馈信号线接触不良, 会出现过电流故障; ③输出模块损坏, 或者前端放大电路击穿也会出现过流故障。
　　 六、结语
　　 随着企业自动化程序的不断提高，变频器的应用也越来越广泛，如何减少变频器运行中的故障，并缩短故障的排除时间，是值得思考的问题，近年来, 随着微电子技术及绝缘栅双极晶体管( IGBT ) 的迅速发展, 作为交流电机主要调速方式的变频调速技术也获得前所未有的发展, 尤其是矢量控制变频器, 以其优异的控制性能在调速领域中独树一帜。它结构简单, 稳定可靠, 调速范围广, 节能显著, 已成为交流电动机调速的最新潮流。
　　
　　
　　 参 考 文 献
　　 [1] 三菱电机株式会社. 变频器原理与应用教程. 北京： 国防工业出版社, 1998.
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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