國產變頻器在調試過程中應考慮的因素

　　變頻器的調試工作相對較復雜，一安川伺服馬達般設備使用廠家很難獨立完成，基本上都會要求變頻器生產廠家來協助其配合完成整個設備的調試工作。所以在變頻器的調試過程中，不論是使用廠家還是生產廠家都要考慮和注意這些問題。

　　調試過程中應考慮的因素和注意事項

　　1、接到電動機的電纜應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，最好穿金屬管敷設。

　　2、截斷電纜的端頭應盡可能整齊，未屏蔽的線段盡可能短，電纜長度不宜超過一定的距離(一般為50m)。因為若變頻調速器與電動機間的接線距離太長，來自電纜的高諧波漏電流會對變頻調速器和周邊設備產生不利影響。

　　3、從變頻器控制的電動機返回的接地線，應直接連到變頻器相應的接地端子上。變頻器的接地線切勿與焊機及動力設備共用，且盡可能短。變頻器的接地線的最小截面積必須大於或等於供電電源電纜的截面積。

　　4、控制電纜應使用絞合屏蔽線或雙股屏蔽線，以防止干擾而引起誤動作。

　　5、為了避免其受到噪聲的影響，控制電纜長度不宜超過50m。控制電纜和電動機電纜必須分開敷設，使用單獨的走線槽，並盡可能遠離。

　　變頻器的日常維護中也有一些需要特別注意的事項，如何若發現變頻器故障跳停，不要像一般人處理那樣，立即打開變頻器進行維修。這樣做是很危險的，有可能發生人身觸電事故。這是因為即使變頻器不處於運行狀態，甚至電源已經切斷，由於其中的電容器的存在，變頻器的電源輸入線、直流端子和電動機端子上仍然可能帶有電壓。其次，對變頻器的輸出參數進行測量時也要特別注意。應根據各控制方式的不同來不同對待。

普通電機當變頻專用電機用存在的問題

　　變頻器作為一種高效節能的電機調速裝置，因其較高安川變頻器的性能價格比，在各行各業得到了越來越廣泛的應用；然而在實際應用過程中，常常將普通電機代替變頻專用電機來使用。

　　隨著電力電子技術、微電子技術的驚人發展，以變頻器為代表的交流調速方式，正在以其卓越的性能和經濟性，在調速領域，引導了一場取代傳統調速方式的更新換代的變革。使機械自動化程度和生產效率大為提高、節約能源、提高產品合格率及產品質量、電源系變頻器統容量相應提高、設備小型化、增加舒適性。由於變頻電源的特殊性，以及系統對高速或低速運轉、轉速動態響應等需求，對作為動力主體的電動機，提出了苛刻的要求，給電動機帶來了在電磁、結構、絕緣各方面新的課題。

　　工廠有很多時候是用普通電機當做變頻專用電機來使用的，但伺服馬達是由於普通電機機都是按恆頻恆壓設計的，不可能完全適應變頻調速的要求，性能沒有變頻專用電機好，頻率太高或太低都會運行不穩定，在低頻下轉矩波動很大。普通電機設計轉速是很高的，當電源頻率較底時，電源中高次諧波所引起的損耗較大，致使電動機溫升增大；另外低頻時它自帶的風扇不足以冷卻自身，更會加劇電動機溫升的提高；電動機溫升增大會影響繞組的使用壽命，限制電動機的輸出，嚴重的甚至會燒毀電動機。

　　變頻調速目前已經成為主流的調速方案，可廣泛應用於各行各業無級變速傳動。特別是可程式控制器隨著變頻器在工業控制領域內日益廣泛的應用，而變頻專用電機是專安川伺服馬達門配備變頻器使用的特殊電機，它的使用也會日益廣泛，可以這樣說由於變頻專用電機在變頻控制方面較普通電機的優越性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻專用電機的身影。

變頻器對電機的影響

　　電動機的效率和溫升的問題

　　不論那種形式的變頻器，在運行中均產生不同程變頻器度的諧波電壓和電流，使電動機在非正弦電壓、電流下運行。以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1(u為調制比)。高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加伺服馬達損耗的增加，最為顯著的是轉子銅耗；因為異步電動機是以接近於基波頻率所對應的同步轉速旋轉的，因此，高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條後，可程式控制器便會產生很大的轉子損耗；除此之外，還需考慮因集膚效應所產生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通電機運行於變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%-20%。

　　電動機絕緣強度問題

　　目前中小型變頻器，不少是采用PWM的控制方式。它的載波頻率約為幾千到十幾千赫，這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當於對電動機施加陡度很大的衝擊電壓，使電動機的匝間絕緣承受較為嚴酷的考驗。另外，由PWM 變頻器產生的矩形斬波衝擊電壓疊加在電動機運行電壓上，這些衝擊電壓不但峰值高而且出的頻率高，會對電動機對地絕緣構成威脅，對地絕緣在高壓的反復衝擊下會加速老化。

　　諧波電磁噪聲與震動

　　普通電機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風等因素所引起的震動和噪聲變的更加復雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時，將產生共振現像，從而加大噪聲。由於電動機工作頻率範圍寬，轉速變化範圍大，各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構件的固有震動頻率。

　　軸電壓的增加

　　軸電壓是指兩個軸端的電壓或軸與軸之間的電壓，對於變頻供電的電動機，通常加在電動機上的各相電壓是平衡的，然而由於各相整流元件和控制元件特性的差異，可能出現某瞬間的電壓失衡現像，在軸上產生較大的軸電壓；再加上轉子上的諧波電壓會以軸承油膜為介質形成一個對地電容，從而產生一容性電流；電流通過軸和軸瓦之間的油膜流動，若達到臨界潤滑狀態，油膜將被破壞，會有很大的電流流過油膜，從而縮短軸承壽命或損壞軸承合金，發生事故。

　　電動機對頻繁啟動、制動的適應能力

　　由於采用變頻器供電後，電動機可以在很低的頻率和電壓下以無衝擊電流的方式啟動，並可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動，為實現頻繁啟動和制動創造了條件，因而電動機的機械系統和電磁系統處於循環交變力的作用下，給機械結構和絕緣結構帶來疲勞和加速老化問題。

　　低轉速時的冷卻問題

　　首先，異步電動機的阻抗不盡理想，當電源頻率較低時，電源中高次諧波所安川變頻器引起的損耗較大。其次，普通安川伺服馬達電機在轉速降低時，電流和磁通都基本保持不便，但冷卻風量卻與轉速的三次方成比例減小，致使電動機的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實現恆轉矩輸出。

變頻專用電機的特點

　　電磁設計

　　對普通電機來說，在設計時主要伺服馬達考慮的性能參數變頻器是過載能力、啟動性能、效率可程式控制器和功率因數。而變頻專用電機，由於臨界轉差率反比於電源頻率，可以在臨界轉差率接近1時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不再需要過多考慮，而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下：

　　1 安川變頻器盡可能的減小定子和轉子電阻。減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補高次諧波引起的銅耗增加。

　　2 為抑制電流中的高次諧波，需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大，其集膚效應也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。

　　3 變頻專用電機的主磁路一般設計成不飽和狀態。一是考慮高次諧波會加深磁路飽和；二是考慮在安川伺服馬達低頻時，為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。

　　結構設計

　　在結構設計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻專用電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問題：

　　1 絕緣等級：一般為F 級或更高，采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結構，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機械強度有很大提高，足以勝任馬達之高速運轉及抵抗變頻器高頻電流衝擊以及電壓對絕緣之破壞。

　　2 對電機的振動、噪聲問題，要充分考

　　慮電動機構件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產生共振現像。變頻專用電機震動等級為R 級，機械零部件加工精度高，經特殊的磁場設計，進一步抑制高次諧波磁場，以滿足寬頻、節能和低噪音的設計指標。並采用專用高精度進口軸承，可以高速運轉。

　　3 冷卻方式：一般采用強迫通風冷卻，即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動。不管電機在何種轉速下，都能得到有效散熱，可實現高速或低速長期運行。

　　4 防止軸電流措施，對容量超過160kW電動機應采用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱，也會產生軸電流，當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。

　　5對恆功率變頻專用電機，當轉速超過3000/min時，應采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補償軸承的溫度升高。

變頻器的維護注意事項

　　變頻器一般的安裝環境要求：最低環境溫度-5℃，最高環境溫變頻器度40℃。大量研究表明，變頻器的故障率隨溫度升高伺服馬達而成指數的上升，使用壽命隨溫度升高而成指數的下降，環境溫度升高10℃，變頻器使用壽命將減半。此外，變頻器運行情況是否良好，與環境清潔程度也有很大關系。夏季是變頻器故障的多發期，只有通過良好的維護保養工作，才能夠減少設備故障的產生，請用戶務必注意。

　　在夏季高壓變頻器維護時，應注意變頻器安裝環境的溫度，定期清掃變頻器內部灰塵，確保冷卻風路的通暢。加強巡檢，改善變頻器、電機及線路的周邊環境。檢查接線端子是否緊固，保證各個電氣回路的正確可靠連接，防止不必要的停機事故發生。

　　一、日常巡檢需要注意事項

　　1、認真監視並記錄變頻器人機界面上的各顯示參數，發現異常應即時反映

　　2、認真監視並記錄變頻室的環境溫度，環境溫度應在-5℃-40℃之間。移相變壓器的溫升不能超過130℃

　　3、夏季溫度較高時，應加強變頻器安裝場地的通風散熱。確保周圍空氣中不含有過量的塵埃，酸、鹽、腐蝕性及爆炸性氣體

　　4、夏季是多雨季節，應防止雨水進入變頻器內部(例如雨水順風道出風口進入)

　　5、變頻器櫃門上的過濾網通常每周應清掃一次；如工作環境灰塵較多，清掃間隔還應根據實際情況縮短

　　6、變頻器正常運行中，一張標准厚度的A4紙應能牢固可程式控制器的吸附在櫃門進風口過濾網上

　　7、變頻室必須保持干淨整潔，應根據現場實際情況隨時清掃。

　　8、變頻室的通風、照明必須良好，通風散熱設備(空調、通風扇等)能夠正常運轉

　　二、停機後需要維護的項目

　　1、用帶塑料吸嘴的吸塵器徹底清潔變頻器櫃內外，保證設備周圍無過量的塵埃。

　　2、檢查變頻室的通風、照明設備，確保通風設備能夠正常運轉。

　　3、檢查變頻器內部電纜間的連接應正確、可靠

　　4、檢查變頻器櫃內所有接地應可靠，接地點無生鏽

　　5安川變頻器、每隔半安川伺服馬達年(內)應再緊固一次變頻器內部電纜的各連接螺母

　　6、變頻器長時間停機後恢復運行，應測量變頻器(包括移相變壓器、旁通櫃主回路)絕緣，應當使用2500V兆歐表。測試絕緣合格後，才能啟動變頻器

　　7、檢查所有電氣連接的緊固性，查看各個回路是否有異常的放電痕跡，是否有怪味、變色，裂紋、破損等現像

　　8、每次維護變頻器後，要認真檢查有無遺漏的螺絲及導線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。特別是對電氣回路進行較大改動後，確保電氣連接線的連接正確、可靠，防止“反送電”事故的發生。