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我们要如何应对变频器在应用过程中的发热问题?

       在现代工业控制中,利用变频器控制电机的电气传动系统具有节能效果显著、调节控制方便、维护简单、网络集中远程控制、PLC控制系统等优点。变频器的这些优点使其广泛应用于工业自动控制领域。本文对变频器在应用中出现的故障问题进行了分析,并介绍了处理方法。

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  1变频器应用中的一些问题

  1.1谐波问题

  变频器主电路中的开关器件在开通和关断电路的过程中会产生谐波。低次谐波通常对电机负载影响较大,引起转矩脉动;但高次谐波增加了变频器输出电缆的漏电流,使电机输出不足。谐波干扰还会导致继电保护装置误动作,使电气仪表测量不准确,甚至无法正常工作。

  1.2噪音和振动问题

  使用变频器调速会产生噪声和振动,因为变频器输出波形中含有高次谐波成分。随着工作频率的变化,基波分量和高次谐波分量在较宽范围内变化,可能与电机的机械固有振动频率发生共振,这种共振就是噪声和振动的来源。

  1.3发热问题

  变频器运行时由于内部损耗而产生热量,占主回路的98%,占控制回路的2%左右。同时,在夏季,当环境温度过高时,变频器的温度上升到80~90℃。因为变频器是电子器件,包括电子器件和电解电容等。,温度过高容易导致元器件失效,使液晶屏数据无法显示,变频器保护动作经常发生。

  因此,需要将变频器输出的谐波抑制在允许的范围内,同时消除或减弱噪声和振动,并对变频器进行散热,以延长变频器的使用寿命。

  2变频器应用中一些问题的分析与处理

  2.1谐波问题的处理

  处理谐波问题就是切断干扰的传播路径,抑制干扰源上的高次谐波。

  截止干扰传播途径有:

  1)切断共用接地线传播干扰的途径。电源线的接地应与控制线的接地分开,即将电源设备的接地端子连接到接地线上,将控制设备的接地端子连接到设备面板的金属外壳上。

  2)将信号线的走线与干扰源电流分开是消除这种干扰的有效方法,即高压电缆、电力电缆、控制电缆、仪表电缆和计算机电缆分开走线。

  有几种方法可以抑制干扰源上的高次谐波:

  1)增加变频器电源的内部阻抗。通常供电设备的内部阻抗可以缓冲变频器DC滤波电容器的无功功率。内部阻抗越大,谐波含量越小。这个内部阻抗就是变压器的短路阻抗。所以在选择变频器电源时,最好选择短路阻抗大的变压器。

  2)安装过滤器。在变频器前安装LC无源滤波器,滤除高次谐波,通常是5次和7次谐波。

  3)安装电抗器。在变频器前侧安装线路电抗器,可以抑制电源侧过压。

  4)设置有源滤波器进行有源滤波是自动产生一个与谐波电流幅值相同而相位正好相反的电流,使谐波电流得到有效吸收。

  2.2噪音和振动问题的处理

  1)当变频器output中的低次谐波分量与转子的固有机械频率共振时,噪声增大;当变频器输出中的高次谐波分量与铁芯、套管、轴承架等发生谐振时。在它们的自然频率附近,噪声增加。

  变频器驱动电机产生的噪声,尤其是刺耳的噪声,与PWM控制的开关频率有关,尤其是在低频区。为了解决这个问题,通常在变频器的输出端连接一个交流电抗器。如果电磁转矩存在裕量,可以将u/f设置得更小,以稳定和降低噪声。

  2)变频器在运行过程中,输出波形中的高次谐波所产生的磁场会对许多机械零件产生电磁驱动力,驱动力的频率在接近或重合于这些机械零件的固有频率时会发生共振。低次谐波分量是对振动影响较大的主要因素,在PAM模式和方波PWM模式下影响较大。而采用SPWM时,低次谐波分量小,影响也小。

  或者消除振动的方法是在变频器的输出侧接一个交流电抗器,吸收变频器输出电流中的高次谐波电流分量。当采用PAM模式或方波PWM模式变频器时,可以改用SPWM模式变频器来减小脉动转矩,这样可以减弱或消除振动,防止机械零件因振动而损坏。

  2.3发热的治疗

  General变频器一般要求工作在-l0℃~+50℃。为了保证变频器的可靠运行,延长变频器的使用寿命,必须对变频器进行冷却。冬天可以用变频器的内置风扇带走变频器盒子内部的热量;夏天的时候,温度本身就是40℃,被变频器的内置风扇带走的内热只能提高室内温度和变频器箱温。这时候最好的办法就是在配电室变频器箱旁边的墙壁上下均匀适当的打几个φ500mm的洞,同时保证控制柜变频器周围有一定的空间,并保持完好。如果这样不行,就打开风扇,或者在洞口安装排气扇和风道,将变频器产生的热量强制排出室外。最后,可以考虑用空调对安装变频器的空间进行强制降温。

  结论3

  加强对变频器应用中故障的研究是十分必要的,对变频器的正常使用、挖潜增效具有重要意义。

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