变频器的安装课件

第第7章章 变频的安装于维护变频的安装于维护本章要点：本章要点：变频器安装过程中的各种要求。变频调速系统的调试方法。变频器的一般维护和常见故障的处理方法。技能目标：技能目标：能安装与调试变频调速系统。能进行简单的维护、保养与故障处理。根据工程需正确选择变频器。第7章 变频的安装于维护本章要点：1 7.1 7.1 变频器的安装变频器的安装7.1.1 主电路控制开关及导线线径选择 1电源控制开关及导线线径选择 2变频器输出线径选择 决定输出导线线径时主要是低压输出时线路的电压降U影响，一般要求为 式中：UX为电动机的最高工作电压，V；IN为电动机的额定电流，A；R0为单位长度导线电阻，/m；L为导线长度，m。7.1 变频器的安装 式中：UX为电动机的最高工作电23控制电路导线线径选择 小信号控制电路通过的电流很小，一般不进行线径计算。考虑到导线的强度和连接要求，一般选用0.75mm2及以下的屏蔽线或绞合在一起的聚乙烯线。接触器、按钮开关等强电控制电路导线线径可取1mm2的独股或多股聚乙烯铜导线。7.1.2 变频器的安装环境 变频器装设的电气室应湿气少、无水浸入；无爆炸性、可燃性或腐蚀性气体或液体，粉尘少；装置容易搬入安装；有足够的空间，便于维修检查；备有通风口或换气装置，以排出变频器产生的热量；与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离。若安装在室外，必须单独按照户外配电装置设置。3控制电路导线线径选择3 1周围温度、湿度 周围温度：变频器的工作环境温度范围一般为-10+40，当环境温度大于变频器规定的温度时，变频器要降额使用或采取相应的通风冷却措施。2周围环境 变频器应安装在不受阳光直射、无灰尘、无腐蚀性气体、无可燃性气体；无油污、无蒸汽滴水等环境中。安装场所的周围振动加速度应小于0.6g(g=9.8m/s2)。3海拔高度 变频器应用的海拔高度应低于1000m。海拔高度大于1000m的场合，变频器要降额使用。1周围温度、湿度47.1.3 安装方向和空间 裸露安装：用螺栓垂直安装在坚固的物体上。正面是变频器文字键盘，请勿上下颠倒或平放安装。周围要留有一定空间，上下10cm以上、左右5cm以上。因变频器在运行过程中会产生热量，必须保持冷风畅通，如图7.1所示。图7.1 变频器周围空间 7.1.3 安装方向和空间 图7.1 变频器周围空间5 控制柜中安装多台：要横向安装，且排风扇安装位置要正确，如图7.2和图7.3所示。图7.2 变频器柜内安装方法 控制柜中安装多台：要横向安装，且排风扇6图7.3 通风口开设位置图7.3 通风口开设位置77.1.4 变频器在多粉尘现场的安装 1安装设计要求 在控制柜中安装变频器，最好安装在控制柜的中部或下部。要求垂直安装，其正上方和正下方要避免安装可能阻挡进风、出风的大部件；变频器四周距控制柜顶部、底部、隔板或其他部件的距离不应小于300 mm，如图7.4中的H1、H2间距所示。图7.4 变频器安装示意图7.1.4 变频器在多粉尘现场的安装柜顶部、底部、隔板或其82控制柜通风、防尘、维护要求 (1)总体要求：控制柜应密封，使用专门设计的进风和出风口进行通风散热。控制柜顶部应设有出风口、防风网和防护盖；底部应设有底板、进线孔、进风口和防尘网。(2)风道要设计合理，使排风通畅，不易产生积尘。(3)控制柜内的轴流风机的风口需设防尘网，并在运行时向外抽风。(4)对控制柜要定期维护，及时清理内部和外部的粉尘、絮毛等杂物。对于粉尘严重的场所，维护周期在1个月左右。2控制柜通风、防尘、维护要求97.1.5 安装布线 1布线原则 变频器与外围设备之间布线时应采取以下措施。(1)当外围设备与变频器共用一供电系统时，要在输入端安装噪声滤波器，或将其他设备用隔离变压器或电源滤波器进行噪声隔离。(2)当外围设备与变频器装入同一控制柜中且布线又很接近变频器时，可采取方法抑制变频器的干扰。7.1.5 安装布线10 2变频器安装注意事项 (1)电动机电缆的地线应在变频器侧接地，但最好电动机与变频器分别接地。在处理接地时，如采用公共接地端，不能经过其他装置的接地线接地，要独立走线，如图7.5所示。(a)正确接法 (b)错误接法 图7.5 变频器接地方法 2变频器安装注意事项(a)正确接法 11 (2)电动机电缆和控制电缆应使用屏蔽电缆，机柜内为强制要求，将屏蔽金属丝网与地线两端连接起来，连接方法如图7.6所示。(3)如果现场只有个别敏感设备，可单独在敏感设备侧安装电磁滤波器，这样可降低成本。图7.6 屏蔽电缆连接方法 (2)电动机电缆和控制电缆应使用屏蔽电缆，机柜内为强制127.2 7.2 变频器的抗干扰及抑制变频器的抗干扰及抑制7.2.1 对变频器的干扰 (1)输入电流波形的畸变。(2)配电网络三相电压不平衡使变频器输入电流波形发生畸变。(3)配电网络同时接有功率补偿电容器及晶闸管整流器时，变频器输入电流波形的畸变常由于配电网络中接有功率因数补偿前容器及晶闸管整流装置等，当变频器同时接入网络中，在晶闸管换向时，将造成变频器输入电压波形发生畸变，如图7.7所示。图7.7 换相作用造成电源电压波形7.2 变频器的抗干扰及抑制图7.7 换相作用造137.2.2 变频器产生的干扰 变频器的输出电压波形为SPWM波，由于变频器产生 SPWM波的逆变部分是电力半导体开关来产生控制信号，这种具有陡变沿的脉冲信号产生很强的电磁干扰信号，尤其是输出电流，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。变频器对外产生干扰的方式有以下几种。(1)通过电磁波的方式向空中辐射。(2)通过线间电感向周围线路产生电磁感应。(3)通过线间电容向周围线路及器件产生静电感应。(4)通过电源网络向电网传播。7.2.2 变频器产生的干扰147.2.3 抑制变频器干扰的措施 1.抑制变频器输入侧干扰的措施 (1)配电变压器容量非常大的情况。当变频器使用在配电变压器容量大于500kVA或变压器容量大于变频器容量10倍以上时，在变频器输入侧加装交流电抗器XL，如图7.8所示。图7.8 变频器接入交流电抗器XL7.2.3 抑制变频器干扰的措施图7.8 变频器接入交流15 (2)当配电变压器输出电压三相不平衡，且其不平衡率大于3时，变频器输入电流的峰值就很大，则会造成连接变频器的电线过热，或者变频器过电压或过电流，或者损坏二极管及电解电容。此时，需要加装交流电抗器。特别是变压器是Y形连接时更为严重，除在变频器交流侧加装电抗器外，还需在直流侧加装直流电抗器，如图7.8中的DL所示。(3)配电变压器接有功率因数补偿电容的情况。当配电网络接有功率因数补偿电容或晶闸管整流装置时，此时变频器输入电流峰值变大，加重了变频器中整流二极管负担。若在变频器交流侧连接交流电抗器，其等效电路如图7.9所示。(2)当配电变压器输出电压三相不平衡，且其不平衡率大于316 为了防止谐振现象发生，在补偿电容器前串联一个电抗器，对5次以上的高次谐波来说就可以使电路呈现感性，避免谐振现象的产生。图7.9 配电系统有功率因数补偿电容的等效电路 为了防止谐振现象发生，在补偿电容器前串联一个电抗器，对172抑制变频器输出侧干扰的措施 变频器的输出侧亦存在波形畸变，即亦存在高次谐波，且高次谐波的功率较大，这样变频器就成为一个强有力的干扰源，其干扰途径与一般电磁干扰是一致的，分为辐射、传导、电磁耦合、二次辐射等，如图7.10所示。图7.10 谐波干扰途径2抑制变频器输出侧干扰的措施图7.10 谐波干扰途径18 (1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源尽量相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。(2)为了减少对电源的干扰，可以在输入侧安装交流电抗器和输入滤波器(要求高时)或零序电抗器(要求低时)。(3)为了减少电磁噪声，可以在输出侧安装输出电抗器，可以单独配置或同时配置输出滤波器。(4)变频器本身用铁壳屏蔽为好，电动机与变频器之间的电缆应穿钢管或用铠装电缆，电缆尺寸应保证在输出侧最大电流时电压降为额定电压的2%以下。(1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源尽量相19 (5)控制线距离主电路配线至少在100mm以上，绝对不能与主回路放在同一行线槽内，以避免辐射干扰；相交时要成直角。(6)控制回路的配线，特别是长距离的控制回路的配线，应该采用双绞线，双绞线的绞合间距应在15mm以下。(7)为防止各路信号的相互干扰，信号线以分别绞合为宜。(8)如果操作指令来自远方，需要的控制线路配线较长时，可采用中间继电器。(5)控制线距离主电路配线至少在100mm以上，绝对不20 (9)接地线除了可以防止触电外，对防止噪声干扰也很有效，所以务必可靠接地。如图7.11所示。(10)模拟信号的控制线必须使用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层一端接在变频器的公共端(如COM)上，另一端必须悬空。图7.11 变频器的接地方式 (9)接地线除了可以防止触电外，对防止噪声干扰也很有效217.3 7.3 变频调速系统的调试变频调速系统的调试 7.3.1 通电前的检查 变频器系统安装、接线完成后，通电前应进行下列检查。1外观、构造检查 它包括检查变频器的型号是否有误、安装环境有无问题、装置有无脱落或破损、电缆直径和种类是否合适、电气连接有无松动、接线有无错误、接地是否可靠等。2绝缘电阻的检查一般在产品出厂时已经进行了绝缘试验，因而尽量不要用绝缘电阻表测试；万不得已用绝缘电阻表测试时，要按以下要领进行测试，若违反测试要领，接入时会损坏设备。7.3 变频调速系统的调试22 1)主电路图7.12 用兆欧表测试主电路的绝缘电阻 (1)准备500V绝缘电阻表。(2)全部卸开主电路、控制电路等端子座和外部电路的连接线。(3)用公共线连接主电路端子R、S、T、P1、P、N、DB、U、V、W。(4)用绝缘电阻表测试，仅在主电路公用线盒与大地(接地端子PE)之间进行。(5)绝缘电阻表若指示5M以上，就属正常。1)主电路图7.12 用兆欧表测试主电路的绝缘电阻 (232)控制电路 不能用兆欧表对控制电路进行测试，否则会损坏电路的零、部件。只能用高阻量程万用表。(1)全部卸开控制电路端子的外部连接。(2)进行对地之间电路测试，测量值若在1M以上，就属正常。(3)用万用表测试接触器、继电器等控制电路的连接是否正确。7.3.2 通电检查 1观察显示情况 2观察风机 3测量进线电压 4进行功能预置 5观察显示内容2)控制电路247.3.3 空载试验 将变频器的输出端与电动机相接，电动机不带负载，主要测试以下项目。1测试电动机的运转 对照说明书在操作面板上进行一些简单的操作，如启动、升速、降速、停止、点动等。观察电动机的旋转方向是否与所要求的一致。控制电路工作是否正常。通过逐渐升高运行频率，观察电动机在运行过程中运转是否灵活、有无杂音、运转时有无振动现象及是否平稳等。2电动机参数的自动检测 对于应用矢量控制功能的变频器，应根据说明书的指导，在电动机的空转状态下测定电动机的参数。有的新型系列变频器也可以在静止状态下进行自动检测。7.3.3 空载试验 257.3.4 带负载测试 1低速运行试验 (1)生产机械的运转是否正常。(2)电动机在满负荷运行时温升是否超过额定值。2全速启动试验 将给定频率设定在最大值，按“启动”按钮，使电动机的转速上升至生产机械所要求的最大转速，测试内容如下。(1)启动是否顺利。(2)启动电流是否过大。将显示内容切换至电流显示，观察在启动全过程中的电流变化。(3)观察整个启动过程是否平稳。(4)停机状态下是否旋转 7.3.4 带负载测试263全速停机试验 (1)直流电压是否过高。把显示内容切换至直流电压显示，观察在整个降速过程中直流电压的变化情况。(2)拖动系统能否停住。当频率降至0Hz时，机械是否有“蠕动”现象，并了解机械是否允许“蠕动”，如需要制动“蠕动”时，应考虑预置直流制动功能。4高速运行试验 (1)电动机的带负载能力。电动机带负载高速运行时，注意观察当变频器的工作频率超过额定频率时，电动机是否能带动该转速下的额定负载。(2)机械运转是否平稳。注意观察生产机械在高速运行时是否有振动。3全速停机试验277.4 7.4 变频器的维护、保养与故障处理变频器的维护、保养与故障处理7.4.1 维护和检查时的注意事项 (1)只有受过专业训练的人才能拆卸变频器并进行维修和器件更换。(2)维修变频器后不要将金属等导电物遗漏在变频器内；否则有可能造成变频器损坏。(3)断开电源后不久，是否电容上仍然剩余有高压电。当进行检查时，断开电源，过10min后用万用表等确认变频器主回路+、-端子两端电压在直流30V以下后进行。(4)对长期不使用的变频器，通电时应使用调压器慢慢升高变频器的输入电压直至额定电压，否则有触电和爆炸的危险。7.4 变频器的维护、保养与故障处理287.4.2 变频器的日常巡视 包括耳听、目测、触感和气味等。一般巡视内容如下。(1)周围环境、温度、湿度是否符合要求。(2)变频器的进风口和出风口有无积尘，是否被积尘堵死。(3)变频器的噪声、振动、气味是否在正常范围之内。(4)变频器运行参数及面板显示是否正常。(5)是否出现过热和变色。7.4.2 变频器的日常巡视297.4.3 变频器的定期维护与保养 1低压小型变频器的维护和保养 (1)定期检查除尘。(2)定期检查电路的主要参数。(3)定期检查变频器的外围电路和设施。(4)根据维护信息判断元器件的寿命。2高压柜式变频器的定期维护与保养 (1)母线排的定期维护。(2)对主电路整流、逆变部分定期检查。(3)对接线排的检查。7.4.3 变频器的定期维护与保养307.4.4 变频器的常见故障及处理 变频器控制系统常见的故障类型主要有过电流、短路、接地、过电压、电源缺相、变频器内部过热、变频器过载、电动机过载、CPU异常、通信异常等。当发生这些故障时，变频器保护会立即动作停机，并显示故障代码和故障类型，大多数情况下可以根据显示的故障代码循序找到故障原因并排除故障。1过电流 原因可能是：过电流保护值设置过低，与负载不相适应；负载过重，电动机过电流；输出电路短路或对地短路；加速时间过短；电动机在运行中变频器投入，而启动模式不相适应；变频器本身故障等。首先查看相关参数、检查故障发生时的实际电流，然后根据装置及负载状况判断故障发生的原因。7.4.4 变频器的常见故障及处理31 2对地短路 变频器在检测到输出电路对地短路时该保护功能动作，该报警发生的原因可能是电动机或电缆对地短路，须断开电缆与变频器的连接，用适合电压等级的绝缘表检查电动机及电缆的对地绝缘。但切记不得直接测量变频器端子的对地绝缘电阻。3过电压 变频器的过电压保护也分为加速中过电压、运行中过电压和减速中过电压。通常过电压产生的原因是电动机的再生制动电流回馈到变频器的直流母线，使变频器直流母线电压升高到设定的高电压检出值而动作。2对地短路32 4欠电压 当外部电源降低或变频器内部故障使直流母线电压降至保护值以下时，欠电压保护动作。欠电压动作值在一定范围内可以设定，动作方式也可以通过参数设定。5电源缺相 当输入的三相交流电压中的任一相缺相时，该保护动作。因为电源缺相可能会造成主滤波电容的损坏。6散热片过热 产生该故障的原因可能是冷却风扇故障而造成散热不良、散热片脏、堵等原因造成的实际散热片温度过高，也可能是变频器的模拟输入电流过大或者模拟辅助电源的电流过大所致。4欠电压33 7变频器内过热 变频器没有通风散热条件造成内部温度上升是产生该报警的可能情况之一，模拟电流的超限也会产生该报警，还有就是控制回路的冷却故障可能会产生该报警。8外部报警 当使用外部热继电器时，如果相关输入端子无效则产生该报警。9电动机过载 当设定电子热继电器功能时，如果运行电流达到运行值并持续设定时间，该报警产生。7变频器内过热34 10制动电阻过热 当选择制动电阻热保护功能时，如果制动电流达到动作值并持续设定时间，该报警产生。在报警时须检查相关参数及实际运行电流和制动电阻及制动单元的允许电流，合理设置相关参数，包括直流制动和制动时间的设定。11自整定不良 当电路提供的工作电源异常或工作接触器接触不良时产生。通常，当该接触器接触不良时将不能很好地短接其充电限流电阻，则负载电流将通过充电电阻提供。当负载电流达到一定程度后，会使直流母线电压下降到很低的值产生该报警。许多情况下，可能会因短时电流过大而使充电电阻烧毁。10制动电阻过热35本本 章章 小小 结结 本章介绍了变频器的选择、安装及抗干扰等基本知识。要求根据工程需要正确选择变频器，主要是选功能、选容量、选品牌。选功能是选择控制功能和其他基本功能，控制功能包括基本U/f控制变频器和矢量控制变频器。基本U/f控制变频器功能少、价格低；矢量控制变频器功能多、性能优，但价格贵。其他功能包括外端子是否符合应用要求，变频器功能是否包括所需要的功能，如应用系统需要变频器具有PID控制功能，那么就必须选择有PID功能的变频器。选容量有两种方法：一是直选法，即根据现有电动机的容量，进行对比选取；二是计算法，即通过计算变频器的输出功率和输出电流进行选取。而根据计算电流选取更为可靠。本 章 小 结36 变频器工作时会产生电磁干扰，一是对供电电源及周围环境的干扰，二是对变频器自身的干扰。为了消减干扰就要选择外选件，但这要增加变频器的应用成本，选不选外选件和选择什么样的外选件要根据书中的介绍进行选择。为了削弱电磁辐射对周围环境的干扰，除了接入防电磁辐射的选件外，必要时还要对变频器进行铁箱屏蔽。变频器工作时要产生热量，热量如不能及时散去，就会引起变频器过热而跳闸，因此对变频器安装环境提出了具体要求。为了抑制变频器工作时产生的内外干扰，对安装布线有明确要求，如信号线和主电源线不能绑扎在一起、采用屏蔽线安装、合理接地等。为将相互影响减到最小，还要根据部件的发热及电磁干扰情况进行分区安装。变频器工作时会产生电磁干扰，一是对供电电源及周围环境的37