目录： 个人谈变频器的分类 变频器维修经验小谈 变频器一般故障及解决方法 变频器使用中应注意的问题 整流桥和逆变模块好坏的判断方法 变频器原理与入门 变频器常见的十大故障现象和故障分析 变频器频率设定的几种方法 使用变频器的注意事项 常用低压变频控制柜的设计 关于变频器品牌 电磁信息泄漏的安全隐患 高压变频器的选型--注意事项 变频器维修经验 个人谈变频器的分类 变频器类型 按变换频率方法可分为：交－－直－－交变频器 交－－交变频器 按主电路工作方法：电压型变频器 电流型变频器 按变频器调压方法：PAM 变频器 PWM 变频器 PAM （Plus Amptitude Modulation）是一种通过改变电压源Ud 或电流源Id 的幅值 进行输出控制的。 PWM （Plus width Modulation ） 方式是在变频器输出波形的一个周期产生个 脉冲波个脉 冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。 按工作原理分：U/f 控制变频器（VVVF 控制） SF 控制变频器（转差频率控制） VC 控制变频器（Vectory Control 矢量控 ) 按国际区域分类:国产变频器 欧美变频器 日本变频器 韩国变频器 台湾变频器 香港变频器 按电压等级分类:高压变频器 中压变频器 低压变频器 变频器维修经验小谈 1 过流 过流是变频器报警最为频繁的现象。 1.1 现象 (1) 重新启动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的现象。主要原因有:负载短路，机械 1 部位有卡住;逆变模块损坏; 电动机的转矩过小等现象引起。 (2) 上电就跳，这种现象一般不能复位，主要原因有:模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。 (3) 重新启动时并不立即跳闸而是在加速时，主要原因有:加速时间设置太短、电流上限设置 太小、转矩补偿(V/F)设定较高。 1.2 实例 (1) 一台LG-IS3-4 3.7kW 变频器一启动就跳“OC” 分析与维修:打开机盖没有发现任何烧坏的迹象，在线)基本判断没 有问题，为进一步判断问题，把IGBT 拆下后测量7 个单元的大功率晶体管开通与关闭都很 好。在测量上半桥的 驱动电路时发现有一路与其他两路有明显区别，经仔细检查发现一只 光耦A3120 输出脚与电源负极短路，更换后三路基本一样。模块装上上电运行一切良好。 (2) 一台BELTRO-VERT 2.2kW变频通电就跳“OC”且不能复位。 分析与维修:首先检查逆变模块没有发现问题。其次检查驱动电路也没有异常现象，估计问 题不在这一块，可能出在过流信号处理这一部位，将其电路传感器拆掉后上电，显示一切正 常，故认为传感器已坏，找一新品换上后带负载实验一切正常。 2 过压 过电压报警一般是出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有 问题。 (1) 实例 一台台安N2 系列3.7kW 变频器在停机时跳“OU”。 分析与维修:在修这台机器之前，首先要搞清楚“OU”报警的原因何在，这是因为变频器在 减速时，电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快，转子的电动势和电流增大，使电机处于 发电状态，回馈的能量通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节，使直流 母线电压升高所致，所以我们应该着重检查制动回路，测量放电电阻没有问题，在测量制动 管(ET191)时发现已击穿，更换后上电运行，且快速停车都没有问题。 3 欠压 欠压也是我们在使用中经常碰到的问题。主要是因为主回路电压太低(220V 系列低于200V， 380V 系列低于 400V)，主要原因:整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都有可 能导致欠压故障的出现，其次主回路接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上面有 可能导致欠压.还有就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。 3.1 举例 (1) 一台CT 18.5kW 变频器上电跳“Uu”。 ●分析与维修:经检查这台变频器的整流桥充电电阻都是好的，但是上电后没有听到接触器 动作，因为这台变频器的充电回路不是利用可控硅而是靠接触器的吸合来完成充电过程的， 因此认为故障可能出在接触器或控制回路以及电源部分，拆掉接触器单独加24V 直流电接 触器工作正常。继而检查24V 直流电源，经仔细检查该电压是经过LM7824 稳压管稳压后输 出的，测量该稳压管已损坏，找一新品更换后上电工作正常。 (2) 一台DANFOSS VLT5004变频器 ，上电显示正常，但是加负载后跳“DC LINK UNDERVOLT” (直流回路电压低)。 ● 分析与维修:这台变频器从现象上看比较特别，但是你如果仔细分析一下问题也就不是那 么复杂，该变频器同样也是通过充电回路，接触器来完成充电过程的，上电时没有发现任何 异常现象，估计是加负载时直流回路的电压下降所引起，而直流回路的电压又是通过整流桥 全波整流,然后由电容平波后提供的，所以应着重检查整流桥，经测量发现该整流桥有一路 桥臂开路，更换新品后问题解决。 54 过热 2 过热也是一种比较常见的故障，主要原因:周围温度过高，风机堵转，温度传感器性能不良， 马达过热。 4.1 举例 一台ABB ACS500 22kW 变频器客户反映在运行半小时左右跳“OH ”。 ●分析与维修:因为是在运行一段时间后才有故障，所以温度传感器坏的可能性不大，可能 变频器的温度确实太高，通电后发现风机转动缓慢，防护罩里面堵满了很多棉絮(因该变频 器是用在纺织行业)，经打扫后开机风机运行良好，运行数小时后没有再跳此故障。 5 输出不平衡 输出不平衡一般表现为马达抖动，转速不稳，主要原因:模块坏，驱动电路坏，电抗器坏等。 5.1 举例 一台富士 G9S 11KW 变频器，输出电压相差100V 左右。 ●分析与维修:打开机器初步在线 路驱动电 路也没发现故障，将其模块拆下测量发现有一路上桥大功率晶体管不能正常导通和关闭，该 模块已经损坏，经确认驱动电路无故障后更换新品后一切正常。 6 过载 过载也是变频器跳动比较频繁的故障之一，平时看到过载现象我们其实首先应该分析一下到 底是马达过载还是变频器自身过载,一般来讲马达由于过载能力较强, 只要变频器参数表的电 机参数设置得当,一般不大会出现马达过载.而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载 报警.我们可以检测变频器输出电压, 电流检测电路,等故障易发点来一一排除故障. 6.1 举例 一台LG IH 55KW 变频器在运行时经常跳“OL ”. ●分析与维修:据客户反映这台机器原来是用在37kw 的马达上的，现在改用在55kw 的马达 上。参数也没有重新设置过，所以问题有可能出在参数上，经检查变频电流极限设置的为 37kw 马达的额定电流，经参数重新设置后带负载一切正常 变频器一般故障及解决方法 一般变频器常见故障处理 一、参数设置类故障 常用变频器在使用中，是否能满足传动系统的要求，变频器的参数设置非常重要，如果参数 设置不正确，会导致变频器不能正常工作。 1、参数设置 常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫 工厂值。在这些参数值的情况下，用户能以面板操作方式正常运行的，但以面板操作并不满 足大多数传动系统的要求。所以，用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几 个方面进行： （1）确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这 些参数可以从电机铭牌中直接得到。 （2 ）变频器采取的控制方式，即速度控制、转距控制、PID 控制或其他方式。采取控制方 式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。 （3 ）设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情 况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。 （4 ）给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、 外部电压或电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一 种或几种方式之和。正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，如要获得更好的控 3 制效果则只能根据实际情况修改相关参数。 2、参数设置类故障的处理 一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参数。 如果以上不行，最好是能够把所有参数恢复出厂值，然后按上述步骤重新设置，对于每一个 公司的变频器其参数恢复方式也不相同。 二、过压类故障 变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波 整流后的平均值。若以380V 线电压计算，则平均直流电压Ud= 1.35 U 线V。在过电压 发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V 左右时，变频器过电压保护动作。 因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏变频 器，常见的过电压有两类。 1、输入交流电源过压 这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路 出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。 2、发电类过电压 这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态， 而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。 （1）当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的 速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率 所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流 直流回路电压升高，超出保护值，出现故障，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修 改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元功能包括能量消耗型，并 联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过 检测直流母线电压来控制功率管的通断。并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统，这种 系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量，这些能量通过并联母线被 处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时 可逆变流器就将再生能量回馈给电网。 （2 ）多个电动施动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。 以两台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速 时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起故障。在纸机经常发生 在榨部及网部，处理时需加负荷分配控制。可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调 节软一些。 三、过流故障 过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发 生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负 荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器 还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。 四、过载故障 过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压 太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。 负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者 则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。 五、其他故障 1、欠压 4 说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。 2、温度过高 如电动机有温度检测装置，检查电动机的散热情况；变频器温度过高，检查变频器的通风情 况。 变频器使用中应注意的问题 在变频器的使用中，由于对变频器的选型及使用不当，往往会引起变频器不能正常运行、甚 至引发设备故障，导致生产中断，带来不必要的经济损失。本文以富士FRNP7／G7 变频器 为例，讲述变频器使用应注意的几个问题。 1选型 一台喂料油隔泵采用变频控制，电机型号为 JR127_10、115kW，Ue＝380V，Ie=231A,使用 FRNll0P7-4EX变频器。运行中发现有时虽然给定频率高，但实际频率调不上去、变频器跳闸 频繁，故障指示为“OLl”，即变频器过载。经检查，变频器的额定电流为 210A，而油隔泵 电机在高下料量时运行电流在220A左右波动，驱动转矩达到极限设定，使频率不能上调， 运行电流大于变频器额定电流，变频器过流跳停。分析认为其原因是变频器容量选择偏小。 变频器的选型应满足以下条件： (1)电压等级与控制电机相符。 (2)额定电流为控制电机额定电流的1．1~1．5倍。 (3)根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。 油隔泵为恒转矩负载，最好选用驱动转矩极限范围宽的G7变频器。选择FRNl60G7_4EX，变 频器额定电压为400V，额定输出电流为304A，驱动转矩极限为150％，改用FRNl60G7。4EX 后，上述问题再也没有发生。 2安装环境 由于变频器集成度高，整体结构紧凑，自身散热量较大，因此对安装环境的温度、湿度和粉 尘含量要求高。山西铝厂的变频器安装于操作室内，因安装车间属于干法车间，变频器运行 环境差，操作室粉尘多，夏季室内温度高，曾多次发生变频器故障。在对操作室进行密封和 加冷却设施后，情况大为改善。后来因操作室集中空调冷凝水较多，距离柜子太近，发生了 一起变频器控制板元件损坏的故障。可见在安装变频器的同时，必须为变频器提供一个好的 运行环境。 3参数设定 变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当， 导致变频器不能正常工作的现象。 (1)外加起停按钮及电位器调频无效。变频器出厂时设定为通过键盘面板操作，外部控制无 效，端子 FWD_CM用短接片短接。选择外部起停及调频控制时，必须将该短接片去掉。出 现上面问题，可能是FWD，CM短接片未取掉，操作方式和调频方式参数选择错误所致，应 重点对该部分进行检查。 (2)变频器在电机空载时工作正常，但不能带载起动。这种问题常常出现在恒转矩负载。山 西铝厂一台FRNl60P7。4EX变频器在试车时电机空试正常、但一带负荷即跳闸，提高了加减 速时间后仍无法带载。继续检查转矩提升值，将转矩提升值由“2”改为“7”后，提高了低 频时的电压输出。改善了低频时的带载特性，电机带载正常。遇到上述问题时应重点检查加、 减速时间设定及转矩提升设定值。 (3)变频器投入运行、电机还未起动就过载跳停。山西铝厂一台7．5kW_6极电机采用变频控 制，变频器在投入运行起动时、频繁跳停。经查原设定时将偏置频率设定为2H2、变频器在 接到运行指令但未给出调频信号之前、受控电机将一直接收 2H2 的低频运行指令而无法起 5 动。经测定该电机的堵转电流达到47A，约为电机额定电流3倍，变频器过载保护动作属正 常。改偏置频率为0Hz，电机起动正常。 (4)频率已经达到较大值，但电机转速仍不高。一台新投用的变频器频率设置显示已经很大， 但电机转速明显较同频率下其它电机低。检查频率增益设定值为150％。由频率设定信号增 益定义可知：设定增益为设定模拟频率信号对输出频率的比率，假设设定频率为30Hz，实 际输出频率仅为20H2。将设定增益改为100％后，问题得到解决。 (5)频率上升到一定数值，继续向上调节时，频率保持在一定值不断跳跃，转速不能提高。 变频器工作时，将自动计算输出转矩，并将输出转矩限制在设定值内。如果驱动转矩设定值 偏小，将可能因输出转矩受到限制，使变频器输出频率达不到给定频率。遇到上面的问题， 应检查驱动转矩设定值是否偏小，变频器的容量是否偏小，再设法解决。 4故障诊断 变频器拥有较强的故障诊断功能，对变频器内部整流、逆变部分，CPU及外围通讯与电动机 等故障进行保护。变频器在保护跳闸后故障复位前，将一直显示故障代码。根据故障指示代 码确定故障原因，可缩小故障查找范围，大大减少故障查找时间。 (1)一台变频器在清扫后启动时，显示“OH2”故障指示跳停，OH2指变频器外部故障。出厂 时连接外部故障信号的端子“THR”与“CM”之间用短接片短接，因这台变频器没有加装外 保护，THR_CM 仍应短接。经检查，由于 66THR”与“CM’之间的短接片松动，在清扫时 掉下。恢复短接片后变频器运行正常。 (2)变频器一启动就跳停，故障指示为“OCl”、OCl为加速时过电流，怀疑为电机故障，将变 频器与电机连接线断开，检查电机绕组匝间短路。更换电机后变频器运行正常。 (3)夏季如果变频器操作室的制冷、通风效果不良，环境温度升高，则经常发生“OHl”、“OH3” 过热保护跳停。这时应检查变频器内部的风扇是否损坏，操作室温度是否偏高，应采取措施 进行强制冷却，保证变频器安全过夏。 (4)变频器在频率调到15Hz以上时，“LU”欠电压保护动作。“LU”保护信号指整流电压不足。 我们从整流部分向变频器电源输入端检查，发现电源输入侧缺相，由于电压表从另外两相取 信号，电压表指示正常，没有及时发现变频器输入侧电源缺相。输入端缺相后，由于变频器 整流输出电压下降，在低频区、因充电电容的作用还可调频，但在频率调至一定值后，整流 电压下降较快、造成变频器“LU”跳闸。 5维护 变频器运行过程中，可以从设备外部目视检查运行状况有无异常，专职点检员可以通过键盘 面板转换键查阅变频器的运行参数，如输出电压、输出电流、输出转矩、电机转速等，掌握 变频器日常运行值的范围，以便及时发现变频器及电机问题。此外，还要注意以下几点： (1)设专人定期对变频器进行清扫、吹灰，保持变频器内部的清洁及风道的畅通。 (2)保持变频器周围环境清洁、干燥。严禁在变频器附近放置杂物． (3)每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器 短路事故。 (4)测量变频器(含电机)绝缘时，应当使用500V 兆欧表。如仅对变频器进行检测，要拆去所 有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后，将主回路端子全部用导线短接起来，将其与 地用兆欧表试验，如果兆欧表指示在5M欧以上，说明是正常的，这样做的目的是减少摇测 次 整流桥和逆变模块好坏的判断方法 主回路整流和逆变模块的检查方法 1． 拆下与外部连接的电源线（R、S、T）和电机连接线 ． 准备好万用表，（使用模拟表x1 欧电阻档或数字万用表二极管测量档） 3 ． 在变频器的端子 R、S、T 、U、V 、 、P （+ ）、N （- ）处，变换万用表的极性，测量他 们的导通状态，便可判断其是否良好。 注意 A ． 必须确认主回路滤波电解电容放电完毕后，才能测量 B． 由于主回路电解电容的影响，测量时应等万用表指示值稳定后读数。 C ． 不导通时，几乎显示无穷大，导通时显示几欧~几十欧，如果同一模块所测量的数值 整流桥与逆变器元件测量值如下表所示 D1、D2、D3、D4、D5、D6 为整流桥模块，T1 、T2 、T3 、T4 、T5 、T6 为逆变器模块 冷却风扇： 判别标准：停机时风扇叶片是否有裂痕，开机时是否有异常震动 可能损坏原因：轴承磨损，叶片老化 滤波电解电容： 判别标准：有无液体漏出，安全阀是否凸出，静电电容的测定，绝缘电阻的测定 可能损坏原因：环境温度较高，频繁的负载跳变造成脉动电流增大，电解质老化 变频器原理与入门 1、什么是变频器？ 变频器是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控制装置。 2、PWM 和PAM 的不同点是什么？ PWM 是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽 度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM 是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列 的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回 路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 4 、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下， 如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频 率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一 定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时 电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下, 电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流 以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7 倍，因此， 将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额 定电流的 1.2~1.5 倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频 器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f 模式是什么意思？ 频率下降时电压V 也成比例下降，这个问题已在回答4 说明。V 与f 的比例关系是考虑了电 7 机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置 （ROM）中存有几种特性，可以用开关或标 度盘进行选择 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速 下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定 地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择 V/f 模 式或调整电位器等方法 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz 以下就没有输出功率吗？ 在6Hz 以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz 左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率 （起动 频率）根据机种为0.5~3Hz. 10、对于一般电机的组合是在60Hz 以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下时不可以的。在60Hz 以上（也有50Hz 以上的模式）电压不变，大体为恒功率 特性，在 高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭 环 ”，不用 PG 运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可 进行PG反馈. 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围 内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转 的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有ＰＧ反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于ＰＧ本身的精度和变频器 输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？ 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频 器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要 检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两 者结合起来就是失速功能。 8 15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么 意义？ 加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格 给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间 和减速时间可以共同给定。 16、什么是再生制动？ 电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作， 这就叫作再生（电气）制动。 17、是否能得到更大的制动力？ 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通 用变频器的再生制动力约为额定转矩的 10%~20% 。如采用选用件制动单元，可以达到 50%~100%。 18、请说明变频器的保护功能? 保护功能可分为以下两类： （1） 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。 （2 ）检知异常后封锁电力半导体器件PWM 控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、 再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。 19、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作？ 用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的 大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。 20、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么？ 电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大 时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护 功能（IPE）动作，造成停止运转。 21、什么是变频分辨率？有什么意义？ 对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最 小单位就称为变频分辨率。 变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz 的上面可变为23.5、 24.0 Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在 这种情况下，如果分辨率为0.015Hz 左右，对于4 级电机1 个级差为1r/min 以下，也可充 9 分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。 22、装设变频器时安装方向是否有限制。 变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单 元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。 23、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以？ 在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大 的起动电流（6~7倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。 24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？ 超过60Hz运转时应注意以下事项 (1)机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。 （2） 电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速 度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。 (3) 产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。 （4） 对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz 以上运转时要与厂家仔细商讨。 25、变频器可以传动齿轮电机吗？ 根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑 70~80Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。 26、变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？ 机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁 辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为 3 相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。 27、变频器本身消耗的功率有多少？ 它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz 以下的变 频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制 动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。 28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用？ 一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降， 因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频 器与电机组合，或采用专用电机。 10 29、使用带制动器的电机时应注意什么？ 制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造 成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。 30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，请说明原因 变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以 不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入 AC 电抗器是有效的。 31、变频器的寿命有多久？ 变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定 期的维护，可望有10年以上的寿命。 32、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？ 对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器 的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零 件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护 33、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？ 作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容 量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。 34、装设变频器时安装方向是否有限制。 应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其 措施有： （1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热； （2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积； （3） 采用热导管。 此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。 35、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择？ 设基准速度为50Hz,50Hz以上为恒功率输出特性。像输送带这样的恒转矩特性负载增速时， 容量 需要增大为80/50≈1.6倍。电机容量也像变频器一样增大 变频器常见的十大故障现象和故障分析 1过流 （OC）过流是变频器报警最为频繁的现象。1.1现象 (1) 重新启动时，一升速就跳闸。 11 这是过电流十分严重的现象。主要原因有:负载短路，机械部位有卡住;逆变模块损坏; 电动机 的转矩过小等现象引起。 (2) 上电就跳，这种现象一般不能复位，主要原因有:模块坏、驱 动电路坏、电流检测电路坏。 (3) 重新启动时并不立即跳闸而是在加速时，主要原因有:加 速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿(V/F)设定较高。1.2 实例 (1) 一台 LG-IS3-4 3.7kW 变频器一启动就跳“OC” 分析与维修:打开机盖没有发现任何烧坏的迹象，在线)基本判断没有问题，为进一步判断问题，把IGBT 拆下后测量7 个单元 的大功率晶体管开通与关闭都很好。在测量上半桥的驱动电路时发现有一路与其他两路有明 显区别，经仔细检查发现一只光耦 A3120 输出脚与电源负极短路，更换后三路基本一样。 模块装上上电运行一切良好。 (2) 一台 BELTRO-VERT 2.2kW 变频通电就跳“OC”且不能复 位。 分析与维修:首先检查逆变模块没有发现问题。其次检查驱动电路也没有异常现象，估 计问题不在这一块，可能出在过流信号处理这一部位，将其电路传感器拆掉后上电，显示一 切正常，故认为传感器已坏，找一新品换上后带负载实验一切正常。二、 过压（OU ） 过 电压报警一般是出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问 题。 (1) 实例 一台台安N2 系列3.7kW 变频器在停机时跳“OU ”。分析与维修:在修这台机 器之前，首先要搞清楚“OU ”报警的原因何在，这是因为变频器在减速时，电动机转子绕 组切割旋转磁场的速度加快，转子的电动势和电流增大，使电机处于发电状态，回馈的能量 通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节，使直流母线电压升高所致，所 以我们应该着重检查制动回路，测量放电电阻没有问题，在测量制动管(ET191)时发现已击 穿，更换后上电运行，且快速停车都没有问题。三、欠压（Uu） 欠压也是我们在使用中经 常碰到的问题。主要是因为主回路电压太低(220V 系列低于200V，380V 系列低于400V) ，主 要原因:整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都有可能导致欠压故障的出现， 其次主回路接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上面有可能导致欠压.还有就是 电压检测电路发生故障而出现欠压问题。3.1 举例 (1) 一台CT 18.5kW 变频器上电跳“Uu”。 分析与维修:经检查这台变频器的整流桥充电电阻都是好的，但是上电后没有听到接触器动 作，因为这台变频器的充电回路不是利用可控硅而是靠接触器的吸合来完成充电过程的，因 此认为故障可能出在接触器或控制回路以及电源部分，拆掉接触器单独加 24V 直流电接触 器工作正常。继而检查24V 直流电源，经仔细检查该电压是经过LM7824 稳压管稳压后输出 的，测量该稳压管已损坏，找一新品更换后上电工作正常。(2) 一台 DANFOSS VLT5004 变 频器 ，上电显示正常，但是加负载后跳“DC LINK UNDERVOLT”(直流回路电压低)。分析与 维修:这台变频器从现象上看比较特别，但是你如果仔细分析一下问题也就不是那么复杂， 该变频器同样也是通过充电回路，接触器来完成充电过程的，上电时没有发现任何异常现象， 估计是加负载时直流回路的电压下降所引起，而直流回路的电压又是通过整流桥全波整流, 然后由电容平波后提供的，所以应着重检查整流桥，经测量发现该整流桥有一路桥臂开路， 更换新品后问题解决。四、过热（OH ） 过热也是一种比较常见的故障，主要原因:周围温 度过高，风机堵转，温度传感器性能不良，马达过热。举例 一台ABB ACS500 22kW 变频器 客户反映在运行半小时左右跳“OH ”。分析与维修:因为是在运行一段时间后才有故障，所 以温度传感器坏的可能性不大，可能变频器的温度确实太高，通电后发现风机转动缓慢，防 护罩里面堵满了很多棉絮(因该变频器是用在纺织行业)，经打扫后开机风机运行良好，运行 数小时后没有再跳此故障。五、输出不平衡 输出不平衡一般表现为马达抖动，转速不稳， 主要原因:模块坏，驱动电路坏，电抗器坏等。5.1 举例 一台富士 G9S 11KW 变频器，输出 电压相差 100V 左右。分析与维修:打开机器初步在线 路驱动电路也没发现故障，将其模块拆下测量发现有一路上桥大功率晶体管不能 正常导通和关闭，该模块已经损坏，经确认驱动电路无故障后更换新品后一切正常。六、过 载 过载也是变频器跳动比较频繁的故障之一，平时看到过载现象我们其实首先应该分析一 12 下到底是马达过载还是变频器自身过载,一般来讲马达由于过载能力较强,只要变频器参数表 的电机参数设置得当,一般不大会出现马达过载.而变频器本身由于过载能力较差很容易出现 过载报警.我们可以检测变频器输出电压。七、开关电源损坏 这是众多变频器最常见的故障， 通常是由于开关电源的负载发生短路造成的，丹佛斯变频器采用了新型脉宽集成控制器 UC2844 来调整开关电源的输出，同时 UC2844 还带有电流检测，电压反馈等功能，当发生 无显示，控制端子无电压，DC12V,24V 风扇不运转等现象时我们首先应该考虑是否开关电源 损坏了。八、SC 故障 SC 故障是安川变频器较常见的故障。IGBT 模块损坏，这是引起SC 故 障报警的原因之一。此外驱动电路损坏也容易导致SC 故障报警。安川在驱动电路的设计上， 上桥使用了驱动光耦 PC923，这是专用于驱动IGBT 模块的带有放大电路的一款光耦，安川 的下桥驱动电路则是采用了光耦PC929，这是一款内部带有放大电路，及检测电路的光耦。 此外电机抖动，三相电流，电压不平衡，有频率显示却无电压输出，这些现象都有可能是IGBT 模块损坏。IGBT 模块损坏的原因有多种，首先是外部负载发生故障而导致IGBT 模块的损坏 如负载发生短路，堵转等。其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真，或驱动电压波动 太大而导致IGBT 损坏,从而导致SC 故障报警。九、GF—接地故障 接地故障也是平时会碰到 的故障，在排除电机接地存在问题的原因外，最可能发生故障的部分就是霍尔传感器了，霍 尔传感器由于受温度，湿度等环境因数的影响，工作点很容易发生飘移，导致GF 报警。十、 限流运行 在平时运行中我们可能会碰到变频器提示电流极限。对于一般的变频器在限流报 警出现时不能正常平滑的工作，电压(频率)首先要降下来，直到电流下降到允许的范围，一 旦电流低于允许值，电压(频率)会再次上升，从而导致系统的不稳定。丹佛斯变频器采用内 部斜率控制，在不超过预定限流值的情况下寻找工作点，并控制电机平稳地运行在工作点， 并将警告信号反馈客户，依据警告信息我们再去检查负载和电机是否有问题。 变频器频率设定的几种方法 摘要：结合八钢小型厂实际使用情况，对变频器频率设定的几种方法做以简明分析比较。 关键词：设定，模拟量，通讯 1．前言 小型棒材厂根据工艺要求，其连轧生产线，从加热炉第一段上料辊道开始，至精整区称重辊 道，绝大多数交流辅助传动均采用变频器调速。所有变频器控制的辊道，均分组后，由单台 变频器驱动，夹送辊，收集料筐，传送链由单独变频器驱动。 变频器为AEG 公司提供的 Multiverter 和 Micoverter。Multiverter 为中型功率变频器，范围 22~275kV.A，Micoverter 为小功率变频器，范围1.4~10.5kV.A .Multiverter 其频率设定，可通 过开关量输入，模拟是输入 ，也可挂现场总线或局域网，通过网络输入。而Micoverter 频 率设定，只能通过开关量输入和模拟量输入，无网络通迅能力。 2 ．Multiverte 的各种频率设定方法 2.1 固定频率设定 Multiverte 共可设定4 级频率，从固定频率1 到4 ，这4 个频率的数值通过面板输入设定。 通过两个开关量输入点DIN1，DIN2 组成二进制编码，来选择这4 个频 率。 表1 Multiverte 二进制编码固定频率图表 DIN1 DIN2 速度 0 0 固定频率1 1 0 固定频率2 0 1 固定频率3 1 1 固定频率4 一般情况下，没有模拟量输出设备或网络设备时，选择开关量输入设定频率方便，简单，故 13 障点少。而且有4级速度一般可以满足速度调节。所以只要速度调节不是一种跟随调节，或 无级调节，选择固定频率 输出，是一种很好的频率设定方法。 2.2模拟量输入 模拟量输入设定方法是一种控制精度较高的方法。其A/D转换为20—29其中可供选择的模 拟量输入。 1.010v 2.020mA 3.4mA20mA 4.–10v+10v 图1 模拟量输入 如图1，当跳线相连时，输入信号为电压信号，当跳线相连时，输入信号为电流 信号。当选择前3种输入时，必须通过端子输入，使能“左转”或“右转”，才能使电机正 转或反转。当选择-10V—+10V 时，通过端子使能“右转”当正电压时，电机磁场正转，当 负电压时，电机磁场反转，当通过端子使能“左转”时，将翻转以上方向。 Multiveter共有两个模拟量输入端子，一个主端子，一个附加端子，附加端子也可以输入以 上各种模拟量，并且可以设定为主端子输入和附加端子输入叠加作为频率设定，附加端子模 拟量输入也可单独控制变频器，这就使其控制方法具有多样性。 2.3通讯输入 Multiveter可挂现场总线或局域网，通过网络进行信息交换，主要有Bitbus、PROFIBUS、Modbus Plus、Modnet1/D等对应不同的网络及总线形式，必须配用专用接口卡。其数据传送特征为： 其中PROFIBUS为2个实际值。 通过网络设定频率是一种高精度的频率设定，其具有通讯速率高，稳定可靠，接线简单等优 点，而且在模拟量控制时，输出端经过一个数模转换器，经过导线，进入输入端（变频器） 又经过一个模数转换器才能参与控制。两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成一定误 差，而通讯传递直接是数字量不需要转换，没有误差，在传输过程中不会造成损耗，而且响 应速度率也会很高。 3．实际应用 3.1 固定频率设定 八钢小型厂其中几段输送辊道，使用固定频率设定，实际使用为恒速，只有一级固定频率， 选用变频器的原因是要精确定位，频繁起停，所以每台变频器都配用制动电阻，在实际使用 中起到很好效果。 3.2模拟量输入 八钢小型厂采用模拟量输入设定这种方式的比较多，但在具体使用上又各不相同。其中加热 炉区入炉辊道和炉内出炉辊道由Modicon公司984型PLC的B872-200模块提供一个0~10V 电压信号，其对应数字量为20~212，而冷床出口辊道，三段链，活套旁路辊等，由AEG公 司Logidyn-D系统的DAU085.3 （数模转换模块）提供（-10V~+10V）一个模拟量。其二进制 形式为12位，其中20~210为数值位，211为符号位，1为负，0为正。而料筐，出炉辊道 由CCU132（通用处理器模块）提供（-10~+10V）一个模拟量。其二进制形式为16位。20~214 为数值位，215为符号位。相对其精度也是最高的。 3.3通讯设定 穿水线个剪子的入口夹送辊，都使用Modnet 1/D 网络 通讯。Modnet 1/D 网是一种高速现场总线，采用 Bit-bus 通讯协议，专门用于设计构成 14 Logidyn-D 系统与驱动级之间的高速数据通讯。采用主从式通讯规则，每个站无论传递或接 收最多只能有8个报文，每个报文含有8个32位字长的数，依据具体应用这些32位字长的 数可以打包成二进制位序列长整形数或浮点数。 例如穿水线辊道通讯信息为：TCS(工艺控制系统)做为主站，穿水线辊道变频器做为从站。 主要通讯信息有两种：（1）浮点数主要为设定速度，实际速度，实际电流等；（2） 开关量 主要是分合闸指令及状态，和一些故障报警的指示等。 参数含义： EF: 模块使能 Err: 总线故障 BUS_NR: 总线断号 TIMEOUT: 总线超时 STAT_ADR:站地址 T_NR: 报文序号 TIMEOUT_SOLL: 在指定时间内报文通讯必须启动 以上信息如果用普通导线根导线，而用网络通讯，只使用一条同轴电 缆就完全传递。所以，通讯在防干扰，扩展及精确度上的优点非常明显。 4．结束语 小型厂大部分变频器的频率设定是通过 MMI （人机界面）设定或是一种动态跟随速度。在 实际使用过程中变频器故障率非常低。所以在满足工艺的前提下合理配置，才能使设备发挥 最大效率。 使用变频器的注意事项 物理环境 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)环境温度。温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。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。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。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。 电气环境 1)防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些 高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属 外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪 器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往 会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 2)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 15 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。 接地 变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子 E(G) 接地电阻越小越好，接地导线m 以内。变频器的 接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一 端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电 气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。 防雷 在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏。但在实 际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在 雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器(选 件)，或有按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引 入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够 有效解决雷击问题。 常用低压变频控制柜的设计 问题提出 众所周知，变频器已经广泛应用各行各业。但变频控制系统如何设计，变频控制柜设计与制 造对实际应用具体要求，是许多电气工程师及制造商，客户想明确了解的。本章从实际设计 及应用案例中，总结设计要点，写出拙见，供同行参考。 根据实际及客户要求进行设计 在变频控制系统设计前，一定要了解系统配制，工作方式，环境，控制方式，客户具体要求。 具体系统分新设计系统还是就设备改造系统。 对旧设备改造，电气工程师应该确切知道如下技术参数及要求。 1． 电机具体参数， 出厂日期， 厂商（国产， 进口）,电机的额定电压，额定电流， 相 数。 2． 电机的负载特性类型， 工作制式。 电机起动方式。 3． 工作环境。如现场的温度， 防护等级， 电磁辐射等级， 防爆等级。 4． 配电具体参数。 变频柜安装位置到电机位置实际距离。（变频柜到电机距离是非常重要的参数） 变频柜拖动电机的数量及方式。 变频柜与旧的电气系统的切换关系。一般为Δ-Y启动与变频工作互为备用，切换保护。 变频柜的外围传感变送器的选用参数及采样地点。 变频控制柜的控制方式，如手动/自动，本地/远程，控制信号的量程。是否通讯组网。 强电回路与弱电回路的隔离。采集及控制信号的隔离。 工作场合的供电质量，如防雷，浪涌，电磁辐射。 对新变频系统，电气工程师应该与机械工程师对传动机械负载特性，深入了解，才能确电机 类型，容量。根据电机机械负载特性，容量，选用变频器的类型，容量。 目前，机械负载与电机转矩特性有许多种类，常用有三种。 1． 恒转矩负载。如传送带， 升降机等 16 用公式表式为 P=T*N/975 P-电机的功率T-电机转矩 N-电机转速 对恒转矩，系统设计应注意： （1） 电机应选变频器专用电机 （2 ） 变频柜应加装专用冷却风扇 （3 ） 增大电机容量，（4 ） 降低负载特性 （5 ） 增大变频器的容量 （6 ） 变频器的容量与电机的容量关系应根据品牌， 一般为1.1~1.5 电机的容量。 2 ． 平方转矩负载。如风机，水泵类 用公式表式为 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-电机的功率T-电机转矩 N- 电机转速 一般，风机，水泵，采用变频节能，理论与实际证明节能为40~50%左右，此类应用占变频 器应用30~40%左右。 对平方转矩负载，系统设计应注意： （1） 电机通常选异步交流电机。根据环境需要，选电机防护等级和方式。 （2 ） 大于7.5KW 变频柜,应加装通风散热设施 （3 ） 电机，变频器容量关系。 关系系数 国外变频器容量 国产变频器容量 国外电机容量 相等相当电机容量 1.3-1.5 电机容量 国产电机 1.2 电机容量 1.5-2 电机容量 3 ． 恒功率负载。如卷扬机，机床主轴。 公式：P=T*N/975=CON 。 一般达到特定速度段时，按恒转矩，超过特定速度时，按恒功率运转。 恒功率机械特性较复杂。 对于每个变频控制柜，设计是整个系统重点，最能体现产品质量关键环节。对于变频控制柜， 电气设计工程师应在如下设计方面入手。 1. 变频控制系统的原理图设计 2. 电路主路设计。 3. 电路控制路设计。包括常规控制电路，PLC 控制接口电路， 变频器联网等。 4. 变频控制柜的工艺设计。包括电气工艺设计， 柜体板金工艺设计。 原理图设计 根据以上所述的原理规则，参照变频控制柜的原理图，根据实际需要，画出原理图。 电路主路设计。按如下顺序选择主回路电器件。 （1） 确定机械负载特性，功率， 扭矩，转速 （2 ） 确定电机特性， 额定电压， 额定功率， 额定电流， （3 ） 根据以上条件， 和实际客户的需要， 对下列电器元件取舍 TR-变压器为可选项，根据电压等级标准，选配。 FU-熔断丝，一般要，选择为2.5-4 倍额定变频器电流。注意熔断丝选速熔类。 QA-空开，一般要，选择为1.2 倍额定变频器电流 KM-接触器，必须要，选择为额定变频器电流 LY-防雷浪涌器，最好要，特别雷暴多发区，以及交流电源尖峰浪涌多发场合，保护变频系 统免遭意外破坏。一般配40KVA 浪涌器。 DK-电抗器 17 电抗器的作用是抑制变频器输入输出电流重高次谐波成份带来的不良影响，而滤波器的作用 是抑制由变频器带来的无线电电波干扰，即电波噪声。 有的变频器内置电抗器，有的场合也可不装电抗器。一般，多大功率变频器配多大电抗器， 变频器厂商提供参数。选择电抗器的参数，可由下面公式计算 L=(2%~5%)V/6.18*F*I V-额定电压 V I-额定电流 A F-最大频率 H LBI/ LBO 输入输出滤波器，一般应根据频率进行配置 R-制动电阻 计算较复杂，应在变频器柜制造商指导下配置。 电路控制回路设计，按电气工程师知识及变频器要求设计。但应注意 （1） 输入/输出的弱电信号，与PLC、仪表、传感变送器，一定采取信号隔离，否则控制 系统信号混乱， 系统不正常。 （2 ） 与PLC，常规控制系统接口，一定加装浪涌吸收器。 （3 ） 控制电源应采用隔离变压器，进行电气隔离。 变频控制柜的工艺设计。 电气工艺设计 电气工程师变频电路设计出来，下一步就是电气工艺设计，包括： 1. 多大功率变频器，配什么类型电缆，多大的线径，配多远。一般可以查表格或计算。 2. 接地配线. 抗干扰布线。是非常重要的。一般强电电缆用带屏蔽电缆，电缆及屏蔽层用金属卡固定 安装底板上， 也有的加装屏蔽金属环， 抗干扰。 4. 进出线的电缆管接头配置。 柜体板金工艺设计 应根据以下原则设计 1． 变频器的环境 温度：变频器环境温度为-10 度-50 度，一定要考虑通风散热。 湿度： 震动： 气体：有无暴炸，腐蚀性气体 2 ． 柜体承载重量。 3 ． 运输方便性。加装吊装挂钩， 搬运安全。 4 ． 柜体的铭牌, 制造商的CI 标识。 结论：一个质量较高的变频控制柜，从设计，工艺，制作制造，运输，包装，是实际要求较 高的产品，要求各个环节质量保障，才能作出较高质量和水平的控制柜。 关于变频器品牌 近两年来我一直在搞变频器销售和维修，我所处地区化纤行业发展特快，因而几乎大多数 的变频器品牌都能碰到，我的实际经验来看，国产变频器和国外的变频器还是有着较大的距 离，从技术上和产品质量上比都这样，故障率较低的还是日本品牌，富士、松下、三垦等， 我这里的应用数量达到几千台，很少有坏的，而台湾和国产的如台安、森兰、台达趋势故障 率很高，经我更换的光去年就有几十台，由于推销商的大力推销原因，华为的变频器在这两 年来得到很大推广，华为的故障率同样很高，不过在国货里面，华为的生产制作工艺确实不 错，接近洋货，不过在功能上还是差了点，其专用的2100 供水专用和3100 力矩控制变频 18 器倒是确实不错。森兰之类的生产工艺实在差了点，虽然做变频器时间倒是较长。目前在国 货里面值得一提的我觉得还是康沃，其新出的数模g2系列无论在工艺上还是软件功能上应 该是国货的佼佼者了，进步很快，不过目前由于销售很快，货比较紧张，至于故障率因为应 用时间不长，才两年，还不好说，目前我这里的情况是比较好，销售出去的400多台机器还 没有出过故障，有待考验。关于欧美的变频器，如西门子和丹菲斯，觉得还是不用为好，虽 然性能不错，特别软件功能，但是其电网适应性和环境要求较高，反而在实际使用中故障率 极高，而且其价格太高，维修麻烦，我曾经做过一批控制柜，用的是西门子6se70书本型的。 东西确实很棒。但出去后十台坏了6台，都是因为电网问题造成的。 电磁信息泄漏的安全隐患 电磁泄漏是指电子设备的杂散(寄生)电磁能量通过导线或空间向外扩散。任何处于工作状态 的电磁信息设备，如：计算机、打印机、传真机、电话机等，都存在不同程度的电磁泄漏， 这是无法摆脱的电磁学现象。如果这些泄漏“夹带”着设备所处理的信息，就构成了所谓的 电磁信息泄漏。事实上，几乎所有电磁泄漏都“夹带”着设备所处理的信息，只是程度不同 而已。在满足一定条件的前提下，运用特定的仪器均可以接收并还原这些信息。因此，一旦 所涉及的信息是保密的，这些泄漏，就威胁到了信息安全。 有资料表明：普通计算机显示终端辐射的带信息电磁波可以在几百米甚至一公里外被接收和 复现；普通打印机、传真机、电话机等信息处理和传输设备的泄漏信息，也可以在一定距离 内通过特定手段截获和还原。这种电磁泄漏信息的接收和还原技术，目前已经成为许多国家 情报机构用来窃取别国重要情报的手段。 高压变频器的选型--注意事项 1：选择过高电压等级的弊端 选择过高的电压等级造成投资过高，回收期长。电压等级的提高，电机的绝缘必须提高，使 电机价格增加。电压等级的提高，使变频器中电力半导体器件的串联数量加大，成本上升。 可见，对于200～2000k 的电机系统采用6kV、10kV电压等级是极不经济、很不合理的。 2：变频器容量与整流装置相数关系 变频器装置投入6kV 电网必须符合国家有关谐波抑制的规定。这和电网容量和装置的额定功 率有关。 短路容量在1000MVA以内，1000k 装置 12相（变压器副边双绕组）即可，如果24相功 率就可达2000k ，12相基本上消除了幅值较大的5次和7次谐波。 整流相数超过 36 相后，谐波电流幅值降低不显著，而制造成本过高。如果电网短路容量 2000MVA，则装置容许容量更大。 3：把最高电压降到3kV 以下可节约大量投资 从电力电子器件特性及安全系数考虑电压等级的必要性，受电力电子器件电压及电机允许的 dv/dt 限制，6kV 变频器必须采用多电平或多器件串联，造成线路复杂，价格昂贵，可靠性 差。对于6kV变频器若是用1700VIGBT，以美国罗宾康的PERFECTHARMONY系列6kV高压 变频器为例，每相由5 个额定电压为690V的功率单元串联，三相共60只器件。若是用3300V 器件，也需3 串共30只器件，数量巨大。另一方面装置电流小，器件的电流能力得不到充 分利用，以560k 为例，6kV 电机电流仅60A左右，而1700V的IGBT电流已达2400A，3300V 器件电流达1600A，有大器件不能用，偏要用大量小器件串联，极不合理。即使电机功率达 2000k ，电流也只有140A左右，仍很小。 19 国外的中压变频器有多个电压等级：1.1kV，2.3kV，3kV，4.2kV，6kV，它们主要由电力电子 器件的电压等级所确定。 输出同样功率的变频器，使用较高电压或较多单元串联所花的代价大于用较低电压，较少数 量而电流较大单元的代价，也就是说在器件电流允许条件下应尽可能选用低的电压等级。 4：隔离变压器问题 为了隔离、改善输入电流及减小谐波，现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的直接变 频，其输入侧都装有输入变压器，这种配置短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频 器和电机的电压就没有必要和电网一样，非用10kV和6kV不可，功率2500kW 以下电压可 以不超过3kV，因此就有了变频器和电机的合理电压等级问题。 200kW～800kW 以下的变频调速宜选用380V或660V 电压等级。它线路简单，技术成熟， 可靠性高， dv/dt 小，价格便宜。仍以560kW 电机为例，630kW660V 的低压变频器约35 万，而同容量6000V中压变频器约90万。实现的方法有低- 低，低-高，高-低和高-低-高等 几种形式。由于电机，变压器的价格远低于变频器，即使更换电机、变压器也合理。 5：原有6kV高压电机如何与3.5kV变频器电压配套 自建国以来传统的6kV高压电机是已投产的主要产品，为了推广3.5kV变频器不可能再花钱 更换电机，作者提出一个简便方案，以供参考。 制造厂原有6kV 电机一般均为星形接线，其相绕组承受实际电压为3468V，故只要将绕组改 接成三角形其它不变。配3.5kV变频器就把变频器电压从 6kV下降到3.5kV，从表3可见4.5kV 器件不串联就可承受3kV耐压。如果用1.7kV器件3 串即可。制造成本将下降30％。而我 国目前30MW 机组最大电机2500kW采用3.5kV 电压完全合理。 6：对电网谐波污染的防治措施 从实用角度整流桥组成12相整流可消除5、7次谐波已基本满足电网谐波要求。因此400kW～ 800kW采用12相整流即可，1000kW～2500kW采用24相也可以符合要求 变频器维修经验 我们在维修大量变频器之后,发现很多人在变频器使用过程中存在不少问题,在这里与大家一 起探讨. A、 变频器品牌的选定: 不要只看价格,有的变频器价格低,但质量、性能极差.其偷工减料,寿命短,配件少,难维修,如果 换整个新的电路板则维修费会是天价.有的公司能承诺保修服务,但你的变频器可能要运到千 里以外的城市,花一两个月的时间才能修好.有的变频器虽是名牌,但很娇气,要有好的使用环 境才有好的质量.有的变频器装配的元件比较“独家专用”,难以买到而且价格高,这样维修费 也高.性能差的变频器的另一个问题是一旦烧毁则相当严重,几乎没有维修价值,变频器的故 障率相对较高,所以选购时要了解其维修是否方便,如你的附近是否有维修服务中心,变频器 模块是否通用,是否容易买到.如果某个变频器用量大,则最好买多一