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导致变频器损坏的原因很多,主要分为两类:一类为是由于变频器内部电子、电力元件自身原因引起的损坏;另一类是由于外部环境、人为因素和运行参数设定不当引起的损坏。
变频器主要是电力电子器件的装置,工作环境是非常重要的,因此对安装环境的温度、湿度、粉尘含量、腐蚀性等因素要求较高。
1环境温度
由于变频器集成度高,整体结构紧凑,内含大功率电力电子元件,自身散热量较大.变频器与其他电子设备一样,对周围环境温度有一定的要求,一般要求在“0~+40℃”的环境下运行。
变频器内部的大功率电子器件,极易受到工作温度的影响,为了保证变频器工作的安全性和可靠性,尽量将环境温度控制在40℃以下;超过50℃时,变频器应该降额使用。如环境温度太高且温度变化大时,变频器的绝缘性会大大降低,影响变频器的寿命,长期在高温下使用,变频器的寿命将大幅缩短。
导致温度异常升高的常见原因:
安装环境条件差,通风不好,环境温度高;
变频维护较差,内部积尘较多、风道堵塞或风扇损坏;
负载较重;
变频器离发热源太近;
变频器长期在高温环境下运行,容易使元器件的击穿烧毁,特别是大功率器件,如逆变模块。
2运行环境粉尘太多
大量粉尘附着在电路板、电子器件表面,会改变电路特性,影响器件散热,使变频器未在设计参数下工作,久而久之,变频器就会出现工作异常,甚至炸机。粉尘多的场合(水泥厂,面粉厂等),建议将变频器装入防护柜,加防尘罩,定期清理通风通道,清理变频器内部粉尘。
3运行环境腐蚀性太强
很多化工厂生产的产品具有一定腐蚀性,具有腐蚀性的气体、液体进入变频器,会对电路板和电子元器件产生腐蚀作用,从而改变特性,加速其老化,变频器的寿命急剧缩短。
4运行环境潮湿
一些化工厂,水厂,漏天设备环境潮湿,变频工作在潮湿的环境中,会使内部金属部件生锈,使电路特性改变,严重会发生短路故障。
1接线错误
直流母线“N”与接地“PE”控制线
2未正确接地
变频器“PE”端没有正确接入大地,导致变频器偶尔受干扰或出现故障,机壳带电或受瞬间高电压(如电网波动,雷击等)炸机。
3螺丝未拧紧
变频器大功率部件由于通过的电流大,螺丝一定要拧紧,螺丝松动会造成接触电阻增大,发热量高,甚至产生电弧,会造成接触部位烧坏,输出电流不稳定,久而久之,就会损坏变频器。
4电力配线与布置不合理
电力布线不合理,会产生各种干扰,使变频器误动作,影响变频器的正常运行。
干扰方式
电磁感应方式:这是电流干扰信号的主要传播方式
静电感应方式:这是电压干扰信号的主要传播方式
a 电磁感应 b 静电感应
5加减速时间设置过短
变频器加减速时间应根据负载情况合理设置,如果设置过短,会导致起动电流过大发生跳闸,或者烧坏模块,对于那些频繁起动的负载更是如此。
在大惯量负载,如离心风机、离心搅拌机等,如果设置的减速时间太短,电机处于发电状态使直流母线电压过高而损坏变频器。
过电流的保护对象与特点
a变频器过流保护 b长时间过流 c冲击过流
过电压的保护对象与特点
制动电阻选择不当
a选择正好 b电阻值太大
6合理设置载波频率
当载波频率低时,来自电机的载波噪音虽然会增大,但是泄漏到大地的电流会减小,此时电机损耗增加,电机温升增加,但变频器本身的温升会减小。当载波频率高时,虽然电机噪声会减小,电机损耗降低,电机温升减小,但变频器损耗增加,变频器温升增加,干扰增加。
调整载波频率,对性能的影响:
7合理设置转矩补偿
正确设置转矩补偿类型:直线型、平方型补偿。
合理设置补偿值。
综上所述,为了能提高变频器的使用寿命,降低故障率,减少维护成本,可从以下几个方面来提高变频器运行环境:
1严格按照说明书要求、规范正确安装
变频器安装基础
变频器必须竖直安装在混凝土浇注的槽钢地基上,对变频器地基的平整度要求长度每1000mm容差为1mm。变频器安装基础必须考虑变频器重量及重量分布,要求采用混凝土和不小于10#槽钢做相应基础。变频器容量不等其重量不同,对基础的承重要求也不等,变频器的具体重量请参考看工程图纸。
变频器安装空间
变频器外围应留有充足的空间间距,以保证空气流动和最大的门开度、以及维护所需的空间,一般要求后面不小于1000mm,前面不小于1200mm,侧面不小于800mm,顶部与屋顶空间距离不小于800mm。变频器根据现场位置情况及变频器的数量,有单台布置,也有多台布置,总体的布置原则应保证现场人员操作和维护方便。
2正确合理的布置线路
配线
控制柜内一般有控制信号线和电力线,对变频器而言,电力线又分为进线和出线。信号线易受电力线干扰,使设备误动作或者运行异常,特别是变频器的输出是高频的PWM电压,包含丰富的高频成分,会产生电磁波辐射,干扰理为严重。在配线时,信号线和电力线要分布在不同的区域,严禁近距离平行走线,更不能捆扎在一起,必须穿越时,保持90度直角。
必须正确接地
接地不仅是为设备和人身安全,而且接地也是解决干扰最简单、最有效、成本了低的方法。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合,防止外部干扰的侵入,提高系统的抗干扰能力。
控制线的屏蔽
控制线的屏蔽与接法
削弱变频器与内外电路的干扰
准确接地
接入滤波器
a外接滤波器 b内接滤波器
3重视变频器的运行环境
环境要求
为了保证变频器能长期稳定、可靠地运行,应尽量满足如下的运行环境要求:
1) 变频器运行时,环境温度0℃-40℃,无结露,温度变化应不大于5℃/h。如果环境温度超过允许值,应考虑为其配备相应的空调设备。一般情况下,希望将调速装置周围的环境温度控制在25℃左右。
变频器热耗计算:
一般变频器系统的效率在97%以上,2.5%左右的能量基本转化为热能。如果现场环境温度高,则需要另外加装强制风冷通道或加装空调冷却装置,采用风冷时建议每200KW的变频器容量排风量>2000m 3 /h;
若完全采用空调制冷时,每200KW的容量空调的配置>2.5匹。
变频器的热耗:
450KW×2.5%=11.25KW
采用风冷散热配置风量:
450KW÷200KW×2000m3/h=4500m3/h
采用空调散热配置功率:
450KW÷200KW×2.5匹=5.625 匹
2)不能将变频器安装在有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等空气污染的环境里。若现场具有较大的粉尘(尤其导电粉尘),要求将变频器安装在专用房间内,采用密闭方式,配置空调进行冷却。
3)环境湿度要求小于90%(20℃),同时避免结露,否则应为其安装除湿设备。
4)要求变频器室及上级配电系统有良好的防雷措施,避免雷击损坏。
4定期对变频器进行维护
(1)检查变频器的接线、螺丝是否有松动;
(2)清理变频器内线路板、风道的油污、粉尘。
5合理设置变频器的参数
主要包括:
● 加减速时间;
● 转矩提升;
● 保护组;
● 载波设置等。
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