我國變頻器應(yīng)用始于20 世紀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 變頻器的調(diào)試

變頻器在安裝好之后，必須進行相關(guān)的檢查和調(diào)試，才能投入正式運行。

1.1 通電前的檢果

變頻器通電之前，通常應(yīng)進行下列檢查。

1.1.1 變頻器外觀接線檢查

對照變頻器使用說明書和系統(tǒng)設(shè)備圖，首先檢查變頻器的安裝空間和安裝連接是否符合要求，查看變頻器的銘牌數(shù)據(jù)是否與所驅(qū)動的電動機相配合，然后檢查變頻器的主電路接線和控制電路接線是否符合要求。主要注意以下幾個方面的問題：

1)交流電源不要加到變頻器的輸出端;

2)變頻器與電動機之間的接線不能超過允許的最大布線距離，否則應(yīng)加交流輸出電抗器;

3)交流電源線不能接到控制電路端子上;

4)主電路地線和控制電路地線、公共端、零線的接法應(yīng)符合要求;

5)在工頻與變頻工作相互切換的應(yīng)用中，電氣與機械的互鎖是否滿足要求。

1.1.2 電源電壓、電動機和變頻器控制信號測試

檢查電源電壓是否在容許值以內(nèi)，測試變頻器的控制信號(模擬量和開關(guān)量)是否滿足工藝要求。

1.2 系統(tǒng)功能的設(shè)定

為了使變頻器和電動機能在最佳狀態(tài)下運行，必須根據(jù)系統(tǒng)的要求對變頻器的運行頻率和功能碼進行設(shè)定。

1)控制模式的選擇變頻器的控制模式可參考其他資料。在正式運行之前，為系統(tǒng)調(diào)試的方便，通常設(shè)定為外部控制模式。正式運行時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工作的要求設(shè)定控制模式。這項設(shè)定可確定變頻器頻率信號的來源。

2)頻率的設(shè)定變頻器頻率的設(shè)定應(yīng)根據(jù)選擇的變頻器控制模式，進行相應(yīng)的操作來實現(xiàn)。如果是面板控制模式，則通過操作面板上的鍵盤來設(shè)定;如果是外部控制模式，則通過外部電路直接輸入運行頻率;如果是計算機通信控制模式，則通過計算機進行設(shè)定。

3)可定義功能端子的設(shè)定各個制造商生產(chǎn)的變頻器都有一些可定義的功能端子。正確設(shè)定這些端子的功能是變頻器正常工作的重要保證，不應(yīng)忽視。

4)最高頻率變頻器驅(qū)動的電動機都有最高轉(zhuǎn)速的限制，按照變頻調(diào)速原理，變頻器的最高輸出頻率對應(yīng)電動機的最高轉(zhuǎn)速。

5)基本頻率本功能是通過設(shè)定變頻器U/f的曲線，來設(shè)定電動機的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率控制區(qū)域。對不同的系統(tǒng)工藝要求，設(shè)定值相應(yīng)不同，一般按照電動機的額定頻率進行設(shè)定。

6)額定電壓額定電壓通常對應(yīng)基本頻率。

對于按照U/f=C控制的變頻器，其U/f曲線如圖1所示。

7)加速/ 減速時間加速/減速時間的選擇決定了調(diào)速系統(tǒng)的快速性。較短的加速/減速時間意味著生產(chǎn)率的提高，但可能引起電動機頻率下降太快，使電動機進入再生制動狀態(tài)，甚至可能發(fā)生過電壓跳閘現(xiàn)象。加速/減速時間的合理選擇與電動機所帶的負載大小和飛輪轉(zhuǎn)矩GD2 有關(guān)。一種方法是通過計算系統(tǒng)的GD2 來設(shè)定變頻器的加速/減速時間;另一種是實驗的方法，在滿足工藝要求的時間內(nèi)，以變頻器不發(fā)生跳閘為依據(jù)來設(shè)定。當變頻器的加速/減速時間滿足不了系統(tǒng)的工藝要求時，可采用適當?shù)闹苿与娮琛?/p>

8)電子熱過載繼電器通過設(shè)定電子熱過載繼電器具體的保護值后，當電動機出現(xiàn)過電流或過載時，就能避免變頻器和電動機的損壞。因電動機的過載倍數(shù)比較大，故該值一般均設(shè)定為變頻器額定值的105%，但當變頻器和電動機容量不匹配時，應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)定，如圖2所示。

9)轉(zhuǎn)矩限制對轉(zhuǎn)矩的限制實際上就是限制變頻器的過電流。設(shè)定的范圍為變頻器額定電流的120%~180%。該項功能有效時，為使轉(zhuǎn)矩不超過設(shè)定值，電動狀態(tài)時可使輸出頻率下降，制動狀態(tài)時可使輸出頻率上升，但最多只能相對于設(shè)定頻率下降或上升5Hz。

10)電動機的旋轉(zhuǎn)方向電動機的旋轉(zhuǎn)方向必須正確設(shè)定。

1.3 特殊功能的設(shè)定

變頻器在完成常規(guī)設(shè)定后，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)工藝的要求完成某些特殊功能的設(shè)定。

1.3.1 轉(zhuǎn)矩提升的設(shè)定

通用變頻器都有轉(zhuǎn)矩提升的功能設(shè)定。轉(zhuǎn)矩提升的設(shè)定實際就是選定U/f控制曲線。從另一種意義上說，就是選擇電壓補償控制的補償程度。補償程度過高，系統(tǒng)的效率就會降低，電動機容易發(fā)熱;補償程度不足，低頻轉(zhuǎn)矩就會偏小。選擇U/f控制曲線與轉(zhuǎn)矩提升的功能設(shè)定具有相同的意義。

1.3.2 跳躍頻率

用變頻器為交流電動機供電時，系統(tǒng)可能發(fā)生振蕩現(xiàn)象，使變頻器過電流保護裝置動作或系統(tǒng)跳閘。發(fā)生振蕩的原因有兩個：一是電氣頻率與機械頻率發(fā)生共振;二是由電氣電路引起的，比如功率開關(guān)的死區(qū)控制時間、中間直流回路電容電壓的波動及電動機滯后電流的影響等。振蕩現(xiàn)象在如下的情況下容易發(fā)生：

1)輕負載或沒有負載;

2)系統(tǒng)機械轉(zhuǎn)動慣量較小;

3)變頻器PWM波形的載波頻率較高;

4)電動機和負載連接松動。

振蕩現(xiàn)象發(fā)生在某些頻率范圍內(nèi)，為了避免發(fā)生過載，通用變頻器都設(shè)有跳躍頻率，以避開那些振蕩頻率。跳躍頻率的設(shè)定如圖3所示，跳躍頻率寬度以設(shè)定值為中心，上下各允許波動50%。

1.3.3 瞬時停電再起動

由于工業(yè)現(xiàn)場比較復(fù)雜，有時會發(fā)生瞬時停電或瞬時欠電壓情況。負載運行時，發(fā)生瞬間停電或電壓下降時，變頻器一般在數(shù)秒內(nèi)即停止輸出。

當電源恢復(fù)時，電動機正處于旋轉(zhuǎn)中，而變頻器卻起動不起來。為避免這一現(xiàn)象，有效的方法是設(shè)定瞬時停電再起動功能。這樣，當電源恢復(fù)時，變頻器瞬時停電再起動功能和電流限制功能同時起作用，使正在自由旋轉(zhuǎn)的電動機平滑地再起動。[!--empirenews.page--]

1.3.4 變頻器空載試運行

變頻器在正式運行前，應(yīng)驅(qū)動電動機空載試運行一段時間，并且這種試運行可以在5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、35 Hz、50 Hz 等幾個頻率點進行。試運行時應(yīng)檢查以下幾點：

1)校對電動機的旋轉(zhuǎn)方向;

2)電動機是否具有不正常的振動和噪聲;

3)電動機的溫升是否正常;

4)電動機的軸旋轉(zhuǎn)是否平穩(wěn);

5)電動機的升降速是否平滑。

試運行正常后，再進行功能單元操作及控制端子操作，檢驗變頻器的參數(shù)設(shè)置是否正確。

1.3.5 外部控制方式下的運行

實際系統(tǒng)中，變頻器往往有一些外部電路相連接，共同完成系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制。在完成空載試運行后，應(yīng)將這些外部電路與變頻器一起投入系統(tǒng)，進行聯(lián)合的系統(tǒng)空載調(diào)試。

在系統(tǒng)空載調(diào)試完成后，應(yīng)進行系統(tǒng)輕載時的調(diào)試，以后逐步增加負載，并擴大系統(tǒng)工作的頻率范圍，使系統(tǒng)在額定負載下要求的全部頻率范圍內(nèi)正常運行，滿足系統(tǒng)的工藝要求和控制要求。

在系統(tǒng)一開始投放正式運行時，應(yīng)密切關(guān)注系統(tǒng)的工作情況，甚至采取一些技術(shù)手段來保證系統(tǒng)能正常地投入正式運行。

2 變頻器的維護

變頻器是一種精密的電子裝置，雖然在制造過程中，制造商進行了可靠性設(shè)計，但是如果使用不當，仍可能發(fā)生故障或出現(xiàn)運行不佳等情況，因此日常維護和檢查是必不可少的。

2.1 日常維護和檢查

由于長期使用以及溫度、濕度、振動、粉塵等環(huán)境的影響，再好的變頻器其性能都會有一些變化。如果使用合理、維護得當，則能延長使用壽命，并且能減少因突然故障造成的生產(chǎn)損失。變頻器的日常維護與定期檢查要注意以下幾個方面：

1)操作者必須熟悉變頻器的基本原理、功能特點、指標等，并具有變頻器運行經(jīng)驗;

2)操作前必須切斷電源，注意主電路電容器是否充分放電，確認放電完成后才可以繼續(xù)下一步作業(yè);

3)測量儀表的選擇應(yīng)符合制造商的要求。

2.2 日常檢查項目

1)安裝地點的環(huán)境是否有異常;

2)冷卻系統(tǒng)是否正常;

3)變頻器、電動機、變壓器、電抗器等是否過熱、變色或有異味;

4)變頻器和電動機是否有異常振動以及異常聲音;

5)主電路電壓是否三相平衡，電壓是否正常，控制電路電壓是否正常;

6)導(dǎo)線連接是否牢固可靠;

7)濾波電容器是否有異味;

8)各種顯示是否正常。

變頻器運行過程中，可以從設(shè)備外部目視檢查運行狀況有無異常，通常檢查如下：

1)技術(shù)數(shù)據(jù)是否滿足要求;

2)周圍環(huán)境是否符合要求;

3)觸摸面板有無異常情況;

4)有無異常聲音、異常振動、異常氣味;

5)有無過熱的跡象。

2.3 定期檢查項目

定期檢查的重點應(yīng)放在變頻器運行時無法檢查的部位，主要包括：

1)清掃空氣過濾器，同時檢查冷卻系統(tǒng)是否正常;

2)檢查有關(guān)緊固件是否松動，并進行必要的緊固;

3) 導(dǎo)體絕緣物是否有腐蝕、過熱的痕跡、變色或破損;

4) 檢查絕緣電阻阻值是否在正常范圍內(nèi)，注意不要使用絕緣電阻表測試控制電路的絕緣電阻;

5) 檢查及更換冷卻風扇、濾波電容器、接觸器等部件;

6) 檢查端子排是否有損傷，繼電器觸點是否粗糙;

7) 確認控制電壓的正確性，進行順序保護動作實驗，確認保護、顯示回路有無異常;

8) 確認變頻器在單體運行時的輸出電壓的平衡度。

一般的定期檢查應(yīng)1 年進行一次，絕緣電阻檢查可以3年進行一次。

需作定期檢查時，待變頻器停止運行后，切斷電源，打開機殼后進行。但必須注意，即使切斷了電源，主電路直流部分濾波電容器放電也需要時間，須待充電指示燈熄滅后，用萬用表等確認直流電壓已降到安全電壓(DC 25V)以下，然后進行檢查?？砂凑毡? 進行定期檢查。

2.4 零部件的更換

變頻器由多種部件組裝而成，某些部件經(jīng)長期使用后性能降低、劣化，這是故障發(fā)生的主要原因。為了安全生產(chǎn)，某些部件必須及時更換。

1)更換冷卻風扇。冷卻風扇的壽命受限于軸承，當變頻器連續(xù)運行時，大約2~3 年更換一次風扇或軸承。

2)更換濾波電容器。中間直流回路使用的是大容量電解電容器，由于受脈沖電流等因素的影響，其性能會逐漸劣化。一般情況下，使用周期大約為5 年，檢查周期最長為1 年，接近壽命期時最好在半年以內(nèi)。

3)定時器在使用數(shù)年后，動作時間會有很大變化，在檢查動作時間之后應(yīng)考慮是否進行更換;繼電器和接觸器經(jīng)過長期使用會發(fā)生接觸不良現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)觸點壽命進行更換。

4)熔斷器在正常使用條件下，壽命約為10年。