三  正確處理變頻器與周邊設(shè)備的關(guān)系和變頻器安裝后的調(diào)試

 6  如何正確處理變頻器與周邊設(shè)備的關(guān)系
6.1 無線電干擾
6.1.1 變頻器本身對外界的無線電干擾通過以下措施減輕:
(1) 如圖6-1所示,在變頻器的輸入、輸出側(cè)加裝FIL1和FIL2無線電干擾抑制電抗器。這一類電抗器屬于共模抑制電抗器，或稱零序電抗器，它對被穿過磁芯的幾根導(dǎo)線上出現(xiàn)的瞬時相位和幅值不能抵消的干擾有抑制作用，而對被穿過磁芯的幾根導(dǎo)線瞬時相加電磁場可完全抵消的干擾就不能抑制，也即對三相正弦波電流不起作用。就無線干擾而言，共模干擾占大多數(shù)，所以共模抑制電抗器經(jīng)常對無線電干擾抑制有效。

圖6-1    為降低無線電干擾在輸出和輸入功率線上
加裝FIL1和FIL2磁環(huán)形成電抗器對共模干擾進行抑制

(2) 變頻器的輸入、輸出功率電線的布局要防止對周邊設(shè)備的控制線有電磁場耦合，即要防止這些功率電線與某條控制線平行捆扎在一起或過分靠近，如圖6-2所示。

圖6-2    變頻器的控制線與功率輸出線及電源
進線過分靠近或捆綁在一起的不良安裝

(3) 數(shù)字式測量儀器儀表的輸入阻抗高、頻率響應(yīng)好，很容易敏感變頻器本體和輸入輸出線所發(fā)射出來的無線電干擾，造成數(shù)字式測量儀器儀表顯示亂跳或完全不能測量。因此要求數(shù)字式測量儀器儀表遠離變頻器及變頻器的輸入輸出線。如遠離不可能，應(yīng)對數(shù)字式儀器儀表的本體、測量線進行屏蔽。屏蔽線的外套金屬網(wǎng)不能兩端接地，只能一端接地，接地端設(shè)在數(shù)字式儀器儀表側(cè)，由此形成靜電屏蔽如圖6-3所示，另外一種使用雙絞線作為數(shù)字式儀器儀表的輸入線，每絞間距不得大于1cm。干擾嚴重時可以綜合采用多種措施:雙絞線+屏蔽套、屏蔽箱、拉開距離、變頻器輸入輸出線加磁環(huán)、加電抗器等。

圖6-3     對數(shù)字式儀器或其他敏感儀器的抗干擾處理方法

6.1.2 外界干擾妨礙變頻器正常運行時的對策
(1) 由電網(wǎng)引入的干擾和過電壓
(a) 變壓器原邊電網(wǎng)因各類用電器切換、雷電等所引起的過電壓及干擾會通過變壓器分布電容和繞阻耦合傳遞到變壓器付邊、使付邊電線上出現(xiàn)過電壓及干擾。
(b) 與變頻器同一付邊電源線上有大功率的負載切換，特別是功率因數(shù)補償柜之類的容性負載切換，會在電源線上引起過電壓，這種過電壓的大小與切換電流的大小、突變速率和電網(wǎng)導(dǎo)線電感值有關(guān)。例如:如圖6-4所示的負載N經(jīng)由斷路器KM2突然斷開時，因電網(wǎng)導(dǎo)線電感(La、Lb、Lc)的存在，會在接往變頻器的導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓或干擾

圖6-4    過電壓和干擾傳輸途徑及為減弱過電壓和干擾所附加的各種措施及元件

(c) 在變頻器同一電源上接有強干擾負載或晶閘管器件，會造成電網(wǎng)電流嚴重畸變，引起在正弦波電壓上疊加尖峰過電壓和干擾。
(2) 由周邊電器的無線電干擾引起變頻器不能正常工作。變頻器本身如果是全金屬外殼就有良好的屏蔽輻射干擾的作用，如果是塑料外殼，變頻器設(shè)計中又沒有很好的抗干擾措施，此時就要另外采取措施;
(3) 減輕外界干擾的對策:
(a) 在變頻器電源輸入端加交流電抗器1ACL、無線電吸收電抗器FIL1。
(b) 過電壓的減弱程度與變頻器前端電源線長度、布局等有關(guān)。當(dāng)電源線長時，由變壓器來的過電壓和干擾在電源線的電感上會衰減，此時由變頻器內(nèi)部的壓敏電阻、電容吸收比較有效。但當(dāng)變頻器與配電用變壓器靠近時，電源線阻抗太小，過電壓發(fā)生時沒有在電源線上得到衰減，因此強大的過電壓到達變頻器壓敏電阻上，甚至?xí)箟好綦娮璞ā榇思尤脒M線側(cè)交流電抗器ACL1實有必要。
(d) 對于變頻器外控端子上因外界干擾造成不能正常工作時可采用如下對策:
l 使用繼電器中繼方式，使受干擾的線路完全隔離;
l 如圖6-5所示，在外控端上并電容，降低輸入阻抗、使干擾衰減;

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l 在外控端子使用雙絞線作控制(圖6-5);
l 對塑料外殼變頻器考慮裝在屏蔽箱內(nèi)，但必需有良好通風(fēng)冷卻配合。

圖6-5      減輕外控輸入端上外來干擾的方法

6.2 變頻器引起電網(wǎng)波形畸變，使部分設(shè)備工作不正常
    通用變頻器因都是采用整流橋→電容濾波→逆變方式、即交－直－交方式，整流和電容濾波的使用，會造成電網(wǎng)交流電壓正弦波的頂端因電容吸收能量而變平，在電網(wǎng)內(nèi)阻大的條件下，使電網(wǎng)電壓波形畸變到足已使一部份電器工作不正常和發(fā)生保護動作。
例如:電梯、制冷機等，它們的電機都有對相位的要求，在設(shè)備中都使用了相序保護器，當(dāng)電網(wǎng)波形畸變嚴重時，相序保護器因電壓波形畸變而動作，使電機不能接通電源，因此，電梯和制冷機完全不能工作。
當(dāng)線電壓的波形頂端因變頻器的整流和電容濾波使波形變成平頂波時，此時相電壓波形恰變成尖頂波。一般整流式電壓表都是測得峰值電壓，再按正弦波比例折算成有效值而顯示，波形的變壞使顯示的“相電壓有效值”偏高，“線電壓有效值”偏低，這可以從圖6-6的波形分析圖上看出來。在這樣的惡劣畸變下，不少用電器會因“電壓過低”“電壓過高”而報警，使現(xiàn)場某些設(shè)備不能工作。

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圖6-6    整流性電容濾波負載造成電網(wǎng)電壓、電流波形的嚴重畸變

要解決這類因整流—電容濾波負載造成的電網(wǎng)波形畸變，有效方法是:
(1) 在配電變壓器(或發(fā)電機)后面的整流—電容濾波型變頻器的總負載容量不要太大，一般小于配電變壓器容量的1/10以下;
（2) 變頻器要配置直流電抗器和輸入側(cè)交流電抗器，而且選擇電抗器的電感量大一些為好。直流電抗器電感量越大，電流連續(xù)性越好，對功率因數(shù)改善越有利。圖6-7是不同電感量的直流電抗器在變頻器中使用的功率因數(shù)趨向。圖中THD是諧波總畸變，cosΦ是輸入功率因數(shù)，使用大的直流電抗器可以大大降低諧波總畸變和提高功率因數(shù)。

圖6-7     變頻器在不同直流電抗器時的功率因數(shù)和總諧撥畸變

（3） 有條件的情況下要使用有PFC(功率因數(shù)校正)技術(shù)的三相和單相變換器作為變頻器的輸入或者采用經(jīng)過移相變壓器繞阻的12脈整流技術(shù)，以改善畸變，但這都涉及到變頻器內(nèi)部整流濾波級的改型設(shè)計。

7  變頻器安裝后的調(diào)試
7.1 通電前檢查
（1） 察看變頻器安裝空間、通風(fēng)情況、是否安全足夠;銘牌是否同電機匹配;控制線是否布局合理，以避免干擾;進線與出線絕對不得接反，變頻器的內(nèi)部主回路負極端子N不得接到電網(wǎng)中線上(不少電工誤認為N應(yīng)接電網(wǎng)中線)，各控制線接線應(yīng)正確無誤。
（2） 當(dāng)變頻器與電機之間的導(dǎo)線長度超過約50m，當(dāng)該導(dǎo)線布在鐵管或蛇皮管內(nèi)長度超過約30m，特別是一臺變頻器驅(qū)動多臺電機等情況，存在變頻器輸出導(dǎo)線對地分布電容很大，應(yīng)在變頻器輸出端

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子上先接交流電抗器，然后接到后面的導(dǎo)線上，最后是負載，以免過大的電容電流損壞逆變模塊。在輸出側(cè)導(dǎo)線長的時候，還要將PWM的調(diào)制載頻設(shè)置在低頻率，以減少輸出功率管的發(fā)熱，以便降低損壞的概率。
（3) 確認變頻器工作狀態(tài)與工頻工作狀態(tài)的互相切換要有接觸器的互鎖，不能造成短路，并且兩種使用狀態(tài)時電機轉(zhuǎn)向相同。
（4) 根據(jù)變頻器容量等因素確認輸入側(cè)交流電抗器和濾波直流電抗器是否接入。一般對22kW以上要接直流電抗器，對45kW以上還要接交流電抗器。
（5) 電網(wǎng)供電不應(yīng)有缺相，測定電網(wǎng)交流電壓和電流值、控制電壓值等是否在規(guī)定值，測量絕緣電阻應(yīng)符合要求(注意因電源進線端壓敏電阻的保護，用高電壓兆歐計時要分辯是否壓敏電阻已動作)。

7.2 通電和設(shè)定
(1) 通電
    通電后首先觀察顯示器，并按產(chǎn)品使用手冊變更顯示內(nèi)容，檢查有否異常。聽看風(fēng)機運轉(zhuǎn)否，有的變頻器使用溫控風(fēng)機，一開機不一定轉(zhuǎn)，等機內(nèi)溫度升高后風(fēng)機才轉(zhuǎn)。檢查進線和出線電壓，聽電機運轉(zhuǎn)聲音是否正常，檢查電機轉(zhuǎn)向反了沒有，反了首先要更換電機線校正。
(2) 設(shè)定
    設(shè)定前先讀懂產(chǎn)品使用手冊，電機能脫離負載的先脫離負載。變頻器在出廠時設(shè)定的功能不一定剛好符合實際使用要求，因此需進行符合現(xiàn)場所需功能的設(shè)定，一般設(shè)定內(nèi)容有:頻率、操作方法、最高頻率、額定電壓、加/減速時間、電子熱過載繼電器、轉(zhuǎn)矩限制、電機極數(shù)等等。對矢量控制的變頻器，要按手冊設(shè)定或自動檢測。并在檢查設(shè)定完畢后進行驗證和儲存。

7.3 試運行
7.3.1 空載運行
將電機所帶的負載脫離或減輕，作以下空載運行檢查:
(1) 檢查電機轉(zhuǎn)向;
(2) 各頻率點有否異常振動、共振、聲音不正常，如有共振應(yīng)設(shè)法使變頻器頻率設(shè)定點避開該點;
(3) 按設(shè)定的程序從頭到尾試一遍確認沒有問題;
(4) 模擬日常會發(fā)生的操作，將各種可能操作做一遍確認無誤;
(5) 聽電機因調(diào)制頻率產(chǎn)生的振動噪聲是否在允許范圍內(nèi)，如不合適可更改調(diào)制頻率，頻率選高了振動噪音減小，但變頻器溫升增加，電機輸出力矩有所下降，可能的話，調(diào)制頻率低一些為好(見圖3-2);
(6) 測量輸出電壓和電流對稱程度，對電機而言不得有10%以上不平衡。

7.3.2 負載試運行
(1) 按正常負載運行，用鉗型電流表測各相輸出電流是否在預(yù)定值之內(nèi)(觀察變頻器自顯示電流也可，兩者略有差別)。
(2) 對有轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)系統(tǒng)要測量轉(zhuǎn)速反饋是否有效。做一下人為斷開和接入轉(zhuǎn)速反饋，看一看對電機電壓電流轉(zhuǎn)速的影響程度。
(3) 檢查電機旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，加負載運行到穩(wěn)定溫升(一般3h以上)時，電機和變頻器的溫度有否太高，如有太高應(yīng)調(diào)整，調(diào)整可從改變以下參數(shù)著手:負載、頻率、V/f曲線、外部通風(fēng)冷卻、變頻器調(diào)制頻率等。
(4) 試驗電動機的升降速時間有否過快過慢，不適合應(yīng)重新設(shè)置。
(5) 試驗各類保護顯示的有效性，在允許范圍內(nèi)盡量多做一些非破壞性的各種保護的確認。
(6) 按現(xiàn)場工藝要求試運行一周，隨時監(jiān)控，并做好記錄作為今后工況數(shù)據(jù)對照。