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浅谈变频器的使用和维护           ★★★
浅谈变频器的使用和维护
作者:张凤刚 常… 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2009-11-24 13:52:26

 

【摘要】变频器的应用十分广泛。选择变频器首先要了解各类变频器的性能和质量,并应熟悉驱动设备的负载性质。使用变频器时,应了解并掌握其各类常遇故障的产生原因、判断方法和相关处理措施。作者在详细介绍上述两方面的技术基础上,对变频器的维护技术也进行了简要介绍。


0 前言

变频器作为一种能源转换的节能设备,在工业生产、交通运输和日常生活中的应用越来越广泛。总的说来应用变频调速器的目的有3个:一是满足机械设备的调速功能(即能满足机械设备中电动机无级调速的要求),并同时实现软启动、加速、减速、刹车、关机等,在启动和关机中无电冲击和机械冲击;二是变频器调速范围大、调速精度高,在机械设备中应用它,可提高工程质量和产品质量;三是应用变频器,可根据负荷需求功率的大小,实时控制功率的输出,以达到最大的节省电力。本文就变频器的选型、使用、故障处理和维护等方面进行总结,供参考。

1 变频器的选型

众所周知,变频器是节能设备,但并不适用于所有设备的驱动。进行工程设计或设备改造,应在熟悉所驱动设备的负载性质、了解各种变频器的性能和质量基础进行变频器的选型。

1.1 负载的性质

负载的性质决定了变频器的选型和使用。一般情况下负载可分为以下三类:

(1) 减转矩特性负载。减转矩特性负载要求转矩与转速的平方成正比(如风机、泵类负载),此类负载最适宜使用变频器控制。通用三相交流异步电动机运行频率在15Hz以下,电动机很难达到额定输出转矩,而减转矩特性负载低速运行时,要求的转矩相应降低,正好适应了变频器驱动异步电动机在低速运行时输出转矩下降的特点。

(2) 恒转矩负载。此类负载要求的输入转矩基本上与转速无关(如传送带、喂料机、提升机、搅拌机及加工设备的行走机构等)。这类负载采用变频器控制,可实现无级调速,能大大提高产品质量和劳动生产率。根据恒转矩负载的特点,使用变频器控制时,需要注意几点:

① 在选择变频器的VF曲线时,要选择启动转矩较大的特征曲线;
② 适当加大斜坡上升时的附加电流值设置,以保证其连续起动,并克服粘滞效应;
③在设置电机电流限幅值时,应适当放宽电机允许的过载电流倍率。另外,对升降性的恒转矩负载(如电梯、提升机),在其下降过程或停车时,需要外加制动单元。

(3) 恒功率负载。恒功率负载是指随着电动机转速下降,其输出转矩反而增加的负载(电机输出功率不变),如车床、钻床、磨床等设备。这类负载,使用变频器一定要慎重;使用时要注意3点:

① 适当选择大容量的变频器和大容量的电动机;
② 在交流异步电动机的机械强度和输出转矩能满足高速运转的要求时,使用6极或8极电动机;
③ 采用变极电动机和变频器相结合或者机械有级调速和变频器相结合的办法。

1.2 变频器的选型

在明确负载性质的基础上,还应了解各种变频器的性能特点,才能合理进行选型。现今市场上进口的变频器比较多,如日本的富士和安川变频器、德国SIEMENS变频器、芬兰VACON变频器等。其中日本富士变频器(有P型和G型两种)价位稍高,带负载能力较强。减转矩负载选P型,恒功率负载选G型,恒转矩负载选P型和G型均可。对恒转矩负载而言,因P型变频器的过载能力、转矩限制、价格等均低于同功率的G型。因此,选型时应优选功率大一档的P型,其次可选同等功率的G型,尽量不选同等功率的P型。对密封、无灰尘、无污染环境中的机电设备,可选用负载能力好、操作简单、运行可靠且噪音小的安川变频器。

随着生产技术的发展,国产变频器(如森兰变频器、香港ZL变频器等)性能及可靠性与进口变频器相差无几,且价位低、维护方便,操作方式和程序设置符合亚洲人的习惯。因此,对一般调速设备,根据性价比及考虑维护等因素,应尽量选用国产变频器。

2 变频器的故障判断及其处理

变频器本身具有相当丰富的异常故障显示和保护功能。当故障发生时,变频器将异常故障代码显示在屏幕上,或者将故障信息存储在程序的某个参数内,以便维修检查。变频器异常故障分为软故障和硬故障两大类,前者多因操作或参数设置不当造成的,常见软故障的判断及其处理见表1。硬故障是由于变频器本身器件损坏造成的,维修起来可能很不便。
无论哪种变频器,其主回路基本原理相同。

三相交流电经桥式整流为直流电,通过限流电阻R给电容C充电,当电容C的电压充到75%时,接触器M吸合,电阻R被短接,然后直接充电到变频器规定电压。变频器的CPU当接到开车信号时,发出触发信号,使驱动电路工作触发IGBT,将直流电压变成频率可调的三相交流电驱动电机。
主回路容易出现的故障及处理方法见表2。

3 变频器的维护

变频器的使用环境对其正常功能的发挥及使用寿命有直接影响,所以为了延长使用寿命和提高节能效果,必须对变频器进行定期的维护和部分零部件的更换。变频器用于恶劣工作环境中(如建材行业、造纸行业等),变频器维护就成为一项重要的设备管理内容。俗话说“没有使用50年的电机,但有使用50年的变频”。因此采取积极的维护和运行措施,可充分发挥变频器功能和延长其使用寿命。

对变频器的维护主要包括2个方面:

(1) 应定期进行清灰除尘。由于变频器内部器件紧凑,内部积灰很难用风机或吸尘器清除干净,这就需要对变频器解体,进行吹灰除尘。对控制板上的积灰,要用毛刷重点处理,以利于部分元器件的散热。另外,由于个别类型变频器整流部分的集成二极管之间绝缘距离较小,积灰过多容易使整流块损坏,对此更要增加吹灰除尘的次数。

(2) 应定期更换零部件。变频器中不同种类的零部件使用寿命不同,并随其安装的环境和使用的条件而改变。使用中,应随时注意观察、分析和及时更换。

 

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