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變頻器日常維護(hù)以及變頻器的散熱問題
變頻器日常維護(hù)以及變頻器的散熱問題
一、引言
隨著自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷發(fā)展變頻器的應(yīng)用也深入到各行各業(yè)，變頻器的發(fā)展也在不斷地推陳出新，功能越來越強(qiáng)大，可靠性也相應(yīng)地提高。但是如果使用不當(dāng)，操作有誤，維護(hù)不及時(shí)，仍會(huì)發(fā)生故障或運(yùn)行狀況改變縮短設(shè)備的使用壽命。因此，日常的維護(hù)與檢修工作顯得尤為重要。
在變頻器工作時(shí)，通過變頻器的電流是很大的, 變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升,使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半，要重視散熱問題。
二、變頻器日常維護(hù)注意事項(xiàng)
1）注意事項(xiàng)操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作基本知識(shí)。在對(duì)變頻器檢查及保養(yǎng)之前，必須在設(shè)備總電源全部切斷；并且等變頻器chang燈完全熄滅的情況下進(jìn)行。
2）日常檢查事項(xiàng)變頻器上電之前應(yīng)先檢查周圍環(huán)境的溫度及濕度，溫度過高會(huì)導(dǎo)致變頻器過熱報(bào)警，嚴(yán)重的會(huì)直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路；空氣過于潮濕會(huì)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直接短路。
在變頻器運(yùn)行時(shí)要注意其冷卻系統(tǒng)是否正常，如：風(fēng)道排風(fēng)是否流暢，風(fēng)機(jī)是否有異常聲音。一般防護(hù)等級(jí)比較高的變頻器如：IP20以上的變頻器可直接敞開安裝，IP20以下的變頻器一般應(yīng)是柜式安裝，所以變頻柜散熱效果如何將直接影響變頻器的正常運(yùn)行，變頻器的排風(fēng)系統(tǒng)如風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否流暢，進(jìn)風(fēng)口是否有灰塵及堵塞物都是我們?nèi)粘z查不可忽略的地方。電動(dòng)機(jī)電抗器、變壓器等是否過熱，有異味；變頻器及馬達(dá)是否有異常響聲；變頻器面板電流顯示是否偏大或電流變化幅度太大，輸出UVW三相電壓與電流是否平衡。
3) 定期保養(yǎng)清掃空氣過濾器冷卻風(fēng)道及內(nèi)部灰塵。檢查螺絲釘、螺栓以及即插件等是否松動(dòng)，輸入輸出電抗器的對(duì)地及相間電阻是否有短路現(xiàn)象，正常應(yīng)大于幾十兆歐。導(dǎo)體及絕緣體是否有腐蝕現(xiàn)象，如有要及時(shí)用酒精擦試干凈。如條件允許的情況下，要用示波器測(cè)量開關(guān)電源輸出各路電壓的平穩(wěn)性，如：5V、12V、15V、24V等電壓。測(cè)量驅(qū)動(dòng)電路各路波形的方波是否有畸變。UVW相間波形是否為正弦波。接觸器的觸點(diǎn)是否有打火痕跡，嚴(yán)重的要跟換同型號(hào)或大于原容量的新品；確認(rèn)控制電壓的正確性，進(jìn)行順序保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)；確認(rèn)保護(hù)顯示回路無異常；確認(rèn)變頻器在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)輸出電壓的平衡度。
建議定期檢查，應(yīng)一年進(jìn)行一次。
4) 備件的更換變頻器由多種部件組成，其中一些部件經(jīng)長(zhǎng)期工作后其性能會(huì)逐漸降低、老化，這也是變頻器發(fā)生故障的主要原因.
為了保證設(shè)備長(zhǎng)期的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，下列器件應(yīng)定期更換：
(1) 冷卻風(fēng)扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為10Kh—40Kh。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為2—3年就要更換一次風(fēng)扇，直接冷卻風(fēng)扇有二線和三線之分，二線風(fēng)扇其中一線為正極，另一線為負(fù)極，更換時(shí)不要接錯(cuò)；三線風(fēng)扇除了正、負(fù)極外還有一根檢測(cè)線，更換時(shí)千萬注意，否則會(huì)引起變頻器過熱報(bào)警。交流風(fēng)扇一般為220V、380V之分，更換時(shí)電壓等級(jí)不要搞錯(cuò)。
(2) 濾波電容
中間電路濾波電容：又稱電解電容，其主要作用就是平滑直流電壓，吸收直流中的低頻諧波，它的連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會(huì)加快其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。
三、變頻器散熱問題
1）變頻器發(fā)熱量估算選型
通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可以用以下公式估算:
發(fā)熱量的近似值＝變頻器容量（KW）×55 [W]
如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過流能力150% * 60s) ，變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或側(cè)上方比較好。這時(shí)可以用估算: 變頻器容量（KW）×60 [W] 。
因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品. 注意：如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大,因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝在柜子上面或旁邊等。
2）如何降低變頻器控制柜內(nèi)的發(fā)熱量
當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。因此，要想控制機(jī)柜的尺寸盡量減小，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。
（1）如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對(duì)大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。
（2）變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變差。
（3）加裝變頻器冷卻風(fēng)扇或者控制柜熱交換器、控制柜空調(diào)、抗冷凝加熱器等設(shè)備
根據(jù)控制柜內(nèi)設(shè)備的防護(hù)等級(jí)，需要考慮控制柜防塵以及防潮功能，一般使用的設(shè)備主要為：空調(diào)，風(fēng)扇，熱交換器，抗冷凝加熱器。同時(shí)根據(jù)柜體的大小合適的選擇不同功率的設(shè)備。關(guān)于風(fēng)扇的選擇，主要考慮柜內(nèi)正常工作溫度，柜外最高環(huán)境溫度，求得一個(gè)溫差，風(fēng)扇的換氣速率，估算出柜內(nèi)空氣容量。已知三個(gè)數(shù)據(jù)：溫差，換氣速率，空氣容量后，求得柜內(nèi)空氣更換一次的時(shí)間，然后通過溫差計(jì)算求得實(shí)際需要的換氣速率。從而選擇實(shí)際需要的風(fēng)扇。因?yàn)橐话阋归g，溫度下降，故會(huì)產(chǎn)生冷凝水，依附在柜內(nèi)電路板上，所以需要選擇相應(yīng)的抗冷凝加熱器以保持柜內(nèi)溫度。
一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器，都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí)，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的，不能誰替代誰。
（4）其他關(guān)于變頻器散熱的問題
在海拔高于1000m的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档停虼藨?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，1000m每-5%。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大，所以也要看具體應(yīng)用。比方說在1500m的地方，但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。
變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT， IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間，因此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容，就是這個(gè)道理。
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