关于延长变频器的使用寿命

描述：在现代工业自动化设备中，变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。在工业自动化程度中得到了广泛的应用。
如何延长变频器在工业自动化设备使用中寿命，是行业内人员都非常关注的问题，从变频器的应用环境、电磁干扰与抗干扰、电网质量等方面进行了分析，提出了使用变频器时应注意的问题及相应的改进建议，相信这对提高变频器在工业自动化设备使用寿命会有显著的效果。

一、电磁干扰对变频器的影响：
　　在现代工业自动化控制系统中，多采用微机或者PLC 控制技术，在系统设计或者改造过程中，一定要注意变频器对微机控制板的干扰问题。变频器受外界干扰来源，由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差，不符合EMC国际标准，在采用变频器后，产生的传导和辐射干扰，往往导致工业自动化控制系统工作异常，因此需要采取下述必要措施。
1、良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地，微机控制板的屏蔽地，应单独接地。对于某些干扰严重的场合，建议将传感器、I/0接口屏蔽层与自动化控制板的控制地相连。
2、给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等，可以有效抑制传导干扰。另外，在辐射干扰严重的场合，如周围存在GSM、或者小灵通基站时，可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。
3、给变频器输入端加装EMI 滤波器，可以有效抑制变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器，可以提高功率因数，减小谐波污染，综合效果好。在某些工业自动化设备中电机与变频器之间距离超过100 m 的场合，需要在变频器侧添加交流输出电抗器，解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。值得注意的是在不添加交流输出电抗器时，如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，增大了输出对地的分布电容，容易出现过流。当然在实际应用中一般采取其中的一种或者几种方法。
4、对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的工业自动化控制系统设计过程中，建议尽量不要采用模拟控制，特别是控制距离大于1m，跨控制柜安装的情况下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出，可以满足要求。如果非要用模拟量控制时，建议一定采用屏蔽电缆，并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重，需要实现DC/DC隔离措施。可以采用标准的DC/DC模块，或者采用对v/f转换光隔离,再采用频率设定输入的方法。
二、工业自动化设备中变频器的使用环境：
1、工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
2、环境湿度。湿度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。
3、腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能，在这种情况下，应把控制箱制成封闭式结构，并进行换气。
4、振动和冲击。装有工业自动化设备中变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气自动化设备接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。工业自动化设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。
5、防止电磁干扰。电焊机、动力机械；远离放射线物质及可燃物；避免直接日照：远离腐蚀性液体、瓦斯
6、防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。
三、工业自动化设备中变频控制柜的设计：
1、变频控制柜电气原理图设计合理：变频器上口不加漏电保护器、下口不加接触器（无变频工频转换）、电容、变频柜有散热风扇、变频器不用上口接触器控制启停。
2、变频柜内元器件的布局：变频柜内器件的合理布局和有效距离，要有足够的散热空间，走线合理
3、变频器参数的合理设置：变频器的启动停止要合理不要用上口接触器控制启停、根据需要设置自由停车或减速停车。变频器的加速减速时间、变频器内电机参数
四、工业自动化设备中变频器的保养：
变频器要适时清灰保养。保养要清除变频器内部和风路内的积灰，脏物，；在保养的同时要仔细检查变频器，察看变频器内有无发热变色部位，水泥电阻有无开裂现象，电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象，PCB 板有否异常，有没有发热烧黄部位。保养结束后，要恢复变频器的参数和接线，送电，带电机工作在3Hz 的低频运行，以确保变频器工作正常。
五、结语：
　　从工业自动化设备中变频器实际应用系统中出现的问题出发，从外界因素的干扰、使用环境、电网质量等方面，有针对性地提出了在实际应用中由于不良因素对变频器的影响，然后就此问题总结出一些解决问题的方法及改进的建议，对于工业自动化设备中变频器延长使用寿命能起到很好的效果，在实际工程中应用有一定的参考价值。

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