浅析变频器使用中常见故障及防范

席君

[摘           要]  变频器在实际工作使用的时候，由于使用方法不正确会产生各种问题。特别是变频器对周边设备和周边设备对变频器的影响，已经严重影响了设备的正常运行，造成了很大的经济损失。查阅相关资料，结合实际经验，介绍了变频器在使用中应该注意的事项和故障的防范措施，以及怎样减少对周边设备的干扰。

[关    键   词]  变频器;使用问题;防范措施

[中图分类号]  TN773                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）46-0104-02

一、前言

目前，我国对拖动都采用了变频器控制，变频器控制在控制方便、调速范围广、节能降耗等方面优势突出，但是变频器使用方法不正确或安装环境不合理，很容易造成变频器误动作及发生故障，不仅无法满足预期设计所要达到的运行效果，还会对周边设备产生很大的影响。要预防变频器对周边电器的正常使用造成影响就必须对故障原因进行认真分析。下面就变频器在安装使用中应该注意的问题及变频器本身在使用時对周围设备的影响做一个概括性的论述。

二、变频器的使用及故障防范措施

（一）变频器对安装环境的要求

在电动机拖动控制中，变频器属于重要装置，选择规格和安装环境有详细要求。在现实生活中，变频器对安装环境温度要求是-10℃～40℃。环境湿度为：相对湿度不超过90%（无结霜），无阳光直射，无腐蚀气体，无易燃气体，尘埃少，海拔低于1000 m。若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：如安装空调、风扇避免日光照射。潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电器件生锈、接触不良、绝缘能力降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构。振动是对电器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施。

习惯养成：定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。

（二）变频器对电源的要求

正常情况下，变频器对电源的要求：低压值：380V-10%=323V（负载过量）高压值：460V+10%=506V。手接触器和风扇的制约电源异常现象大致分以下三种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混合形式。这些异常现象的主要原因是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求：如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入使用时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响;对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还应预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压恢复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流;对于要求必须持续运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在动力电源缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行极可能对变频器的寿命造成不良影响，应及早检查处理。

（三）电动机温度过高

现实生活中电动机温度过高是常有的事，对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热，此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：更换速比电机或提高电机规格等级：查看电机接线方式是否有误。

三、变频器对周边设备和周边设备对变频器的影响及防范措施

变频器的安装使用会对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备出现故障。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究采取哪些措施是非常必要的。

（一）漏电流及其处理

使用变频器时漏电流有两种形式：一种是对地的漏电流：另一种是线线间的漏电流。影响对地漏电电流的因素及解决办法有：导线和大地间存在分布电容，分布电容越大，漏电流越大：有效减小变频器及电机间电缆长度以降低分布电容。载波频率越大，漏电流越大：可降低载波频率来减小漏电流。但降低载波频率会导致电机噪声增加。加装电抗器也是解决漏电流的有效办法。漏电流会随回路电流增大而增大，所以电机功率大时相应漏电流也大。至于线线间的漏电流，则是变频器输出侧布线之间存在分布电容，若通过线路的电流含高次谐波，就可能引起谐振而产生漏电流，此时若使用热继电器可能会使其误动作，解决的办法是降低载波频率或加装输出电抗器。建议在使用变频器时电机前不加装热继电器，使用变频器本身的电子过流保护功能即可。

（二）外界噪声干扰

这部分噪声分为两种：一种由逆变器本身辐射，另一种通过驱动器辐射到电机引线。这两种辐射使外围电气设备的铅面受到电磁和静电感而导致设备产生错误的行为。对于仪表、接收器和传感器用于测量，一般信号较弱，如果和逆变器较近或在同一控制柜中，容易干扰和误操作，应采用以下方法解决：尽量远离干扰源：不要将信号线和电源线平行排列，特别不能捆绑—启动，信号线和电源线屏幕电缆：在驱动器输入和输出侧的滤波器或无线电滤网。外围设备单靠压在地面上，可排除因逆变器接地线漏电流而排除的接地。

（三）电源高次谐波干扰

由于电流逆变器几乎全部采用PWM控制，这种脉冲调制形式使驱动器在电源侧运行产生高谐波电流，并造成电压波形失真，对电力系统产生严重影响，通常采用以下措施：使用专用变压器对逆变器供电，与其他电源系统分离：在驱动输入侧安装滤波器循环反应器或各种循环桥电路，减少高谐波元件，减少高谐波元件，对于传入相位电容器，高谐波电流增加电容电流造成严重加热，必须在电容器前连接以减少谐波元件，对电感应器进行合理的分析和计算，避免发生LC振荡。

（四）输出侧高次谐波

在驱动器的输出电压中，它包含高频尖峰浪涌电压。这些高谐波冲击电压将降低电机绕组的绝缘强度，尤其是在PWM控制的逆变器中。因此，驱动输出端不能连接到电容器或浪涌吸收器，也不能使用带电容器的电机，否则会经常损坏逆变器。此外，当电机电缆过长时，由于配电电容器的影响，也容易产生电共振，从而造成电机绝缘损坏或产生大电流，使逆变器过流保护。当电缆布线大于100米时，必须安装交流输出反应器。

四、结束语

晶体管逆变器在过去有自身的缺点，随着电子技术的发展，以往的问题一一解决，并增加了新的功能，如“全场自动扭矩补偿功能”“起动扭矩不足”“环境条件变化造成的减能”等故障原因，都得到了很好的改进，同时逆变器的软件开发也在不断改进，现在可以在内部逆变器中预先设置各种故障预防措施，且故障解决后可继续运行，如电机重新启动的自由停车过程：自动复位内部故障和连续运行，自动停机，自动报警和自动报警号在负载扭矩太大时坐上，以免发生事故。

参考文献：

[1]徐海，施利春.变频器原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]李良仁.变频器调速技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

编辑 郭小琴