谢霆
摘要：目前变频器在工业和生活设备中广泛应用，针对变频器在使用过程中经常出现的问题，分析故障特性，并结合实践经验提出相应的解决措施。
关键词：变频器故障特征解决措施
一、引言
变频调速技术是当今节约电能、提高自动化程度、提升产品质量、改善工艺流程、改善环境和推动技术进步的一种主要手段。而变频调速的核心设备是变频调速器，利用变频器带动电动机，起动电流小，可以实现软起动和运行过程无级调速，方便地进行加减速控制，使交流电动机大幅度提高性能，因而变频器在工业生产和生活中得到了越来越广泛的应用，近年来已经在全国各行各业迅速地普及推广。
为便于更加有效地使用设备及维护人员制订系统周全的维修保养计划，总结变频器使用和维护方面的经验，本文首先分析变频器的内部组成特点和故障形态，并提出一些典型故障分析方法和日常维护措施，以供参考。
二、变频器常见故障及其对策
随着变频器应用范围的扩大，运行中出现的问题也越来越多，主要表现为：主回路劣化、重载启动困难、高次谐波、噪声与振动、系统发热等问题，对此进行分析并提出相应措施。
（一）主回路劣化
主回路组成元器件中对变频器寿命最有影响的是电解电容器，在主回路设计时已经根据电源电压选定了电容器的型号，所以它的寿命主要由电解电容器内部相对温度的劣化特性所决定，一般每上升10℃变频器的寿命减半，这是因为在电容器劣化过程中，电解电容器内部的化学反应随着温度的升高导致劣化速度加快，出现了静电容量减小、漏电流增大、等价电阻值增大、tgδ值增大等现象。
因此，一方面应该在安装时考虑适合的环境温度，另一方面可以采取一些措施减小脉动电流。对使用者来说，采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减小脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。另外，当变频器在风机、水泵类递减转矩负载上使用时，由于脉动电流被较大幅度减低，对电解电容器寿命延长也有明显作用。
（二）重载启动困难
根据电机学理论，最大转矩与频率成正比。变频器启动时，频率由0.5Hz开始逐渐上升，最大转矩亦逐渐上升。故凡根据变频器说明书给出的容量表选择的变频器，在拖动重载时，有时会出现启动困难的现象，在于变频器容量小，其允许的最大电流小于电动机的启动电流，满足不了启动要求，显然是启动不了，或者启动缓慢。根据经验，重载启动时，变频器的额定电流值应大于电动机额定电流的1.5倍以上，方能保证顺利启动。
解决办法有：
1．改变U/F直线的斜率，提高低频区的初始电压，增大电机最大转矩。
2．增大减速机传动比，或选用多极数电机，增大转矩。
3．延长启动时间，使频率上升速度与电机转速增加配合，即防止失速，又防止电流过大。
4．增大变频器的容量等。
（三）谐波问题及对策
变频器电容在输出电压中，除基波以外含有其他谐波，较低次谐波通常对电动机负载影响较大，引起转矩脉动；而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电动机出力不足。因此变频器输出的高低次谐波都必须抑制，采用以下方法可以抑制谐波。
1．增加变频器供电电源内阻抗
通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用，内阻抗越大，谐波含量越小，这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时，最好选择短路阻抗大的变压器。
2．安装电抗器
在变频器的输入端与输出端串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成为LC型，可以吸收谐波和增大电源或负载阻抗，达到抑制目的。
3．采用变压器多相运行
通用变频器为六脉波整流器，因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行，使相位角互差300，可减小低次谐波电流，很好地抑制了谐波。
4．设置专用滤波器
设置专用滤波器用来检测变频器和相位，并产生一个与谐波电流的幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，可以有效地吸收谐波电流。
（四）噪声与振动
采用变频器调速，将产生噪声和振动，这是变频器输出波形中含有高次谐波分量所产生的影响。随着运转频率的变化，基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化，很可能引起与电动机的各个部分产生谐振等。
1．噪声问题及对策
用变频器传动电动机时，由于输出电压电流中含有高次谐波分量，气隙的高次谐波磁通增加，故噪声增大。电磁噪声有以下特征：由于变频器输出中的低次谐波分量与转子固有机械频率谐振，则转子固有频率附近的噪声增大。变频器输出中的高次谐波分量与铁心机壳轴承架等谐振，在这些部件的各自固有频率附近处的噪声增大。
可以采用以下措施平抑和减小噪声：在变频器输出侧连接交流电抗器。如果电磁转矩有余量，可将U/F定小些。采用特殊电动机在较低频的噪声音量较严重时，要检查与轴系统（含负载）固有频率的谐振。
2．振动问题及对策
变频器工作时，输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁策动力，策动力的频率总能与这些机械部件的固有频率相近或重合，造成电磁原因导致的振动。对振动影响大的高次谐波主要是较低次的谐波分量，在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。
减弱或消除振动的方法，可以在变频器输出侧接入交流电抗器以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。使用PAM方式或方波PWM方式变频器时，可改用正弦波PWM方式变频器，以减小脉动转矩。从电动机与负载相连而成的机械系统，为防止振动，必须使整个系统不与电动机产生的电磁力谐振。
以上是在变频器使用过程中遇到的一些常见问题，除了总结经验采取有效措施解决以外，更要注重设备正常运行时的维护和保养，更好地发挥变频器的作用，才能在机械设备中充分发挥其优越性。
参考文献：
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