第1講變頻器的安裝及接線

[編者按] 我國變頻器應(yīng)用始于20 世紀(jì)80 年代末，由于變頻器的應(yīng)用可節(jié)省電能、降低生產(chǎn)成本、減少維修工作量、實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，對產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量有很大提高。因而變頻器的應(yīng)用已深入工業(yè)、交通乃至人民生活的各個領(lǐng)域，以每年20%的遞增量迅速發(fā)展。隨著變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展及數(shù)量的不斷增加，變頻器的相應(yīng)故障也增多了。因此廣大從業(yè)人員希望當(dāng)變頻器在應(yīng)用及發(fā)生故障時，能夠盡快診斷，即實現(xiàn)“有病就醫(yī)，醫(yī)后就好”的愿望。為此，我們特邀張選正高工撰寫“變頻器的安裝調(diào)試及維修”系列講座，以饗讀者。

張選正高工是國內(nèi)最早從事變頻器應(yīng)用的專家，多年來在生產(chǎn)一線從事變頻器在工業(yè)自動化中的應(yīng)用，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。他將實際中遇到的問題及解決方法予以總結(jié)，撰寫60余篇文章介紹了變頻器選型、安裝、調(diào)試、測試、維修及故障診斷的經(jīng)驗。這一系列講座，就是他提取以往經(jīng)驗的精華，深入淺出地介紹了這一方面的方法及經(jīng)驗，分6 講刊出，希望得到讀者的歡迎。

本刊編輯部也將繼續(xù)秉承“關(guān)注變頻技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建和諧節(jié)能社會”的辦刊宗旨，為廣大讀者盡心盡力地服務(wù)。

1 變頻器原理框圖及接線

1.1 主要規(guī)格和參數(shù)

變頻器的規(guī)格和主要技術(shù)參數(shù)可參考說明書，從中主要了解：

1)是恒轉(zhuǎn)矩或是平方轉(zhuǎn)矩變頻器;

2)采用的電力半導(dǎo)體器件是什么;

3)PWM控制方式是什么，是SPWM、SVPWM、還是轉(zhuǎn)矩矢量控制等;

4)是單片機控制還是模擬控制，以及單片機的型號和位數(shù);

5)功能是否齊全;

6)發(fā)熱情況、散熱形式;

7)噪聲;

8)低速性能。

從電力半導(dǎo)體器件、控制方式、單片機種類這三項就可以大體了解變頻器的主要性能和功能了。

1.2 原理框圖和接線圖

由變頻器原理可知變頻器的各組成部分，以便接線和維修。變頻器基本接線如圖1 所示。卸下變頻器表面蓋板就露出接線端子，請注意以下項目，不能接錯：

1)輸入端必須接到端子R、S、T 上，輸出端必須接到端子U、V、W上，若接錯，會損壞變頻器;

2)為了防止觸電、火災(zāi)等災(zāi)害和降低噪聲，必須連接接地端子;

3)端子和導(dǎo)線的連接，請使用接觸性好的壓接端子;

4)接完線后，請再次檢查接線是否正確，有無漏接，端子和導(dǎo)線是否短路或接地;

5)通電后，需更改接線時，即使已關(guān)斷電源，也應(yīng)等充電指示燈熄滅后，用萬用表確認(rèn)直流電壓降到安全電壓(DC 25V以下)后再作業(yè)。若還殘留有電壓(電荷)時進(jìn)行操作，會產(chǎn)生火花，所以請放電完畢后再進(jìn)行操作。

1.2.1 主電路的連接

主電路端子和連接端子的功能見表1。進(jìn)行主電路連接時應(yīng)注意：

1)主電路電源端子R、S、T經(jīng)接觸器和空氣開關(guān)與電源連接，無須考慮相序;

2)變頻器的保護(hù)功能動作時，繼電器的常閉觸點控制接觸器電路，使接觸器斷開，從而切斷變頻器主電路的電源;

3)請勿以主電路的通斷來進(jìn)行變頻器的運行、停止操作，必須用控制面板上的運行鍵(RUN)和停止鍵(STOP)或以控制電路端子FWD(REV)來操作;

4)變頻器輸出端子(U、V、W)最好經(jīng)熱繼電器再接至三相電動機上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)定不一致時，請調(diào)換U、V、W三相中的任意兩相;

5)變頻器的輸出端子請不要連接電力電容器

或浪涌吸收器;

6)DC 電抗器連接端子是[P1、P(+)]，用來改善功率因數(shù)，對于30 kW以上的變頻器，出廠時接有短路片，需配置DC 電抗器的，在連接DC 電抗器前，應(yīng)先卸掉短路片，如圖2 所示;

從安全及降低噪聲的需要出發(fā)，必須接地，根據(jù)電氣設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，接地電阻應(yīng)小于或等于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，且應(yīng)用較粗的短線接到變頻器的專用接地端子PE上。

1.2.2 控制電路端子

表2 列出了控制電路端子的功能說明。

1)當(dāng)用接點輸入時，請使用接觸可靠性高的接點。

2)出廠時，F(xiàn)WD-CM 用短路片連接，通電后，只要按動觸摸面板上的RUN鍵，即可正轉(zhuǎn)運行，按STOP鍵就停止運行(觸摸面板操作方式)。

3)出廠時，外部報警輸入端子THR-CM 間已連接短路片，使用時要卸下短路片，與外部設(shè)備接點串接。若沒有此接點，請勿卸下短路片。

4)模擬頻率設(shè)定端子(13，12，11，C1)是連接外部輸入模擬電壓、電流、頻率設(shè)定器(電位器)的端子。在這種電路上設(shè)接點時，請使用微小信號的成對接點。

5)開路集電極輸出端子連接控制繼電器時，請在勵磁線圈的兩端連接吸收電涌的二極管，如圖5 所示。

6)控制電路控制端子上的連接電線請用0.75mm2的屏蔽線或絞合在一起的聚乙烯線。

7)屏蔽線的屏蔽套如圖6 所示，具體是把一端連接到各自的共用端子(11、CM)上，另一端懸空。

2 變頻器的安裝

2.1 安裝的環(huán)境要求

變頻器安裝在不同環(huán)境中時，要求其防護(hù)等級相應(yīng)配合。IP00 開啟式，IP20一般封閉式，IP54密封式，IP65密閉式。

變頻器是精密的電子設(shè)備，為了確保其穩(wěn)定運行，計劃安裝變頻器時，應(yīng)對其安裝工作的場所和環(huán)境進(jìn)行評估，以保證變頻器的正常工作。

2.1.1 場所和環(huán)境的要求

1)安裝場所或電氣室濕氣少，無水浸可能。

2)無易燃、易爆氣體，無腐蝕性氣體、液體，粉塵少。

3)變頻器易于搬入和搬出。

4)易于進(jìn)行定期的變頻器維修和檢查。

5)備有通風(fēng)口或換氣裝置。

6)應(yīng)與易受高次諧波干擾的裝置隔離。

2.1.2 使用條件

下面列出變頻器長期可靠運行的條件：

1)環(huán)境溫度-10~+5益(不結(jié)冰);

2)相對濕度20%~90%RH(不結(jié)霜);

3)海拔1 000 m以下，1 000 m以上時，每超過1 000 m，額定容量減少10%;

4)振動設(shè)置場所的振動加速度應(yīng)限制在0.6 g以內(nèi)，振動超值時會使變頻器的緊固件松動，造成繼電器和接觸器等的觸點部件誤動作，導(dǎo)致不穩(wěn)定運行。振動場所應(yīng)采取防振措施，并定期檢查和維護(hù)。比較安全的方法是對振動的場所進(jìn)行測量，測出振幅和頻率，然后按下式計算振動加速度。

2.2 安裝方法

1)用螺栓垂直安裝變頻器到堅固的物體上，而且應(yīng)從正面就可以看見變頻器正面的文字位置，請勿上下顛倒或平放安裝。

2)變頻器在運行中會發(fā)熱，為確保冷卻風(fēng)道暢通，應(yīng)按圖7 所示的空間安裝(電線、配線槽不要通過這個空間)。由于變頻器內(nèi)部熱量從下部排出，故不要安裝到不耐熱的機器下面。

3)變頻器在運轉(zhuǎn)中，散熱片附近的溫度可上升到90益，變頻器背面要使用耐溫材料。

4)安裝在控制箱內(nèi)時，要充分注意換氣，防止變頻器周圍溫度超過額定值。請勿放在散熱不良的小密閉箱內(nèi)。

5)將多臺變頻器安裝在同一裝置或控制箱里時，為減少相互的熱影響，建議橫向并列安放。必須上下安裝時，為了使下部的熱量不至影響上部的變頻器，請設(shè)置隔板等物，可參考圖8 所示中的安裝方法。

2.3 變頻器的長期存放

變頻器長期不用時，應(yīng)按照下面的條件進(jìn)行存放。

1)環(huán)境溫度-10~+30益，6 個月以上的存放;-10~+40益，3~6 個月的存放;-10~+50益，3 個月以內(nèi)的存放。

2)相對濕度20%~90%RH(不結(jié)霜)。

3)存放場所無腐蝕性氣體、無粉塵、無陽光直射處。

4)定期通電每年通電一次，通電時間保持30~60 min。變頻器內(nèi)有很多電解電容器，定期通電可使其自我修復(fù)，改善劣化特性。

2.4 安裝空間

變頻器運行時，會產(chǎn)生熱量。為便于變頻器通風(fēng)散熱，變頻器應(yīng)垂直安裝，不可倒置。安裝時，要使變頻器距離其他設(shè)備、墻壁及電路管道有足夠的距離，如圖7所示。變頻器工作時，其散熱片的溫度有時高達(dá)90益，因此安裝底板必須為耐熱材料。

大多數(shù)生產(chǎn)場合將變頻器安裝在電控柜內(nèi)，這時應(yīng)該注意變頻器的散熱問題。通常變頻器的最高允許溫度為50益，超過這個溫度應(yīng)采取應(yīng)對措施。在配電柜中安裝變頻器的注意事項如圖9所示。

2.5 溫度控制

2.5.1 應(yīng)對高溫的措施

1)采用強迫通風(fēng)的冷卻技術(shù);

2)安裝空調(diào);

3)避免光照;

4)避免直接暴露在熱輻射或暖空氣中;

5)配電柜周圍空氣要流通。

2.5.2 應(yīng)對低溫的措施

1)配電柜內(nèi)安裝加熱器;

2)不要關(guān)閉變頻器(僅關(guān)閉變頻器起動信號)。

2.5.3 應(yīng)對溫度突然變化

1)選擇安放位置，避免其周圍溫度突然變化;

2)避免放置在空氣調(diào)節(jié)器的管口處;

3)如果窗戶的開關(guān)會使溫度突然變化，應(yīng)遠(yuǎn)離窗口安裝變頻器。

2.6 濕度控制

2.6.1 應(yīng)對高濕度的措施

1)使用具有污垢防護(hù)結(jié)構(gòu)的配電柜，并在其中放置濕氣吸收劑;

2)向配電柜中吹入干燥空氣;

3)在配電柜中安裝加熱器。

2.6.2 應(yīng)對低濕度的措施

1)向配電柜中吹入適當(dāng)?shù)母稍锟諝?

2)人身和設(shè)備的靜電釋放。