變頻器用于電解多功能天車鋁電解多功能天車工作在具有大電流、強磁場、高溫、多粉塵和腐蝕性氣體HF濃密的惡劣環境，在變頻器實際應用中，多功能天車將變頻器直接安裝于工業現場。

　　隨著通用變頻器市場的日益繁榮，除OEM進口變頻器夕卜，中國通用變頻器年銷量超過25億元人民幣，變頻器及其附屬設備的安裝、調試、日常維護及維修工作量劇增。本文針對電解多功能天車使用的環境，根據大量的實際應用情況，從應用環境、電磁干擾與抗干擾、電網質量、電動機絕緣等方面進行分析，提出了電解多功能天車使用變頻器時應注意的一些問題及改進的建議。

　　工作環境問題鋁電解多功能天車工作在具有大電流強磁場、高溫、多粉塵和腐蝕性氣體HF濃密的惡劣環境，在變頻器實際應用中，多功能天車將變頻器直接安裝于工業現場。控制變頻器雖然安裝在配電柜內，但由于環境極度惡劣，所以也會受到影響。為了確保變頻器在惡劣的環境中能較好地工作，保證電解多功能天車的正常運行，更好地為電解生產服務，因此必須根據現場情況做出相應的對策。

　　使用變頻器的基本要求變頻器的安裝設計基本要求柜內安裝變頻器的基本要求如下，示意圖如所示。

　　變頻器安裝在控制柜內部。

　　變頻器垂直安裝在控制柜內的中部，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風、進風的大元件。

　　變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、隔板或者必須安裝的大元件等的比較小間距，應該大于300mm.如中的A、乓間距所示。

　　在使用中需要取掉鍵盤的，則變頻器面板的鍵盤孔一定要用膠帶嚴格密封或者采用假面板替換，防止粉塵大量進入變頻器內部。

　　對變頻器要進行定期維護，及時清理內部粉塵。

　　防塵控制柜的設計要求在多粉塵場所使用變頻器時，采取正確、合理的防護措施是十分必要的，防塵措施得當對保證變頻器正常工作非常重要。總體要求是：控制柜整體應該密封，應該通過專門設計的進風口、出風口進行通風控制柜頂部應該有防護網和防護頂蓋出風口控制柜底部應該有底板和進風口、進線孔，并且安裝防塵網。防塵控制柜的安裝要求如所示。

　　合理設計控制柜的風道，排風通暢，避免在柜內形成渦流或在固定的位置形成灰塵堆積。

　　控制柜頂部出風口上面安裝防護頂蓋，防止雜物直接落入防護頂蓋高度要合理，不影響排風防護頂蓋的側面出風口要安裝防護網，防止絮狀雜物直接落入。

　　控制柜頂部采用側排風方式，出風口要安裝防護網。

　　確保控制柜頂部的軸流風機旋轉方向正確，向外抽風。

　　風機安裝在控制柜頂部的內側，安裝所需螺釘采用止逆彈件，變頻調速專輯防止風機脫落造成柜內元件和設備的損壞。在風機和柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈，可以大大減小風機振動造成的噪聲。

　　控制柜的前、后門和其他接縫處，采用密封墊片或者密封膠進行一定的密封處理。

　　控制柜底部、側板的所有進風口、進線孔，安裝防塵網，阻隔絮狀雜物進入。防塵網設計為可拆卸式，以方便清理、維護。防塵網的網格小，能夠有效阻擋細小絮狀物（與一般家用防蚊蠅紗窗的網格相仿；防塵網四周與控制柜的結合處處理嚴密。

　　對控制柜進行定期維護，及時清理內、外粉塵，絮毛等雜物。維護周期根據具體情況而定，但應該小于23個月；對于粉塵嚴重的場所，維護周期在1個月左右。

　　防腐蝕的控制柜的設計要求多數變頻器廠家內部的印制電路板、金屬結構件均未進行防腐蝕的特殊處理，如果變頻器長期處于這種狀態，金屬結構件容易被腐蝕。對于導電銅排在高溫下運行的情況，更加劇了腐蝕過程。對于微機控制板和驅動電源板上的細小銅質導線，腐蝕將造成損壞。因此，對應用于含有腐蝕性氣體的場合，必須對變頻器的內部設計作一些特定的要求，如印制電路板必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。

　　干擾問題1.變頻器對微機控制板的干擾在多功能天車中扭拔機構采用PLC進行控制，在系統設計或者改造過程中，特別注意了變頻器對微機控制板的干擾問題。由于微機控制板的工藝水平差，不符合EMC國際標準，在采用變頻器后，產生的傳導和輻射干擾，往往導致控制系統工作異常，因此需要采取必要措施。

　　良好的接地電動機等強電控制系統的接地線通過接地匯流排可靠接地微機控制板的屏蔽地，采用單獨接地。由于現場干擾嚴重，將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連。

　　給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環等，成本低，可以有效抑制串模干擾，如所示。

　　給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對電網的傳導干擾，加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2，可以提高功率因數，減小諧波污染，綜合效果好。由于電動機與變頻器之間距離超過100ni，需要在變頻器側添加交流輸出電抗器L3，解決因為輸出導線對地分布參數造成的漏電流并減少對外部的輻射干擾。有效的方法是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。但必須注意，在不添加交流輸出電抗器L3時，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現過流。結構如所示，當然在實際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。

　　對模擬傳感器進行電氣屏蔽和隔離在變頻器組成的控制系統中，用模擬量控制時，采用屏蔽電纜，并在傳感器側或者變頻器側實現遠端一點接地。由于干擾仍舊嚴重，采用標準的DC/DC模塊、、/i轉換、光耦隔離及頻率設定輸入等方法。

　　2.變頻器本身抗干擾問題若在變頻器的供電系統附近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源等，變頻器本身容易因為干擾而出現保護。為此采用如下措施在變頻器輸入側添加電感和電容，構成LC濾波網絡。

　　采用外部開關量控制，連接線路較長，采用屏蔽電纜。

　　控制線路與主回路電源均在地溝中埋設，控制線采用屏蔽電纜，主電路線路采用鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾，防止變頻器誤動作。

　　若采用外部模擬量控制，且連接線路在1m以內，采用屏蔽電纜連接，并實施變頻器側一點接地即可對線路較長的地方，由于現場干擾嚴重，在變頻器側加裝DC/DC隔離模塊、、/i轉換及采用頻率指令給定等模式進行控制。

　　若由外部通信控制端子控制，屏蔽電纜采用屏蔽雙絞線，并將變頻器側的屏蔽層接地（PE）。

　　電網質量問題在有高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源等的場合，電壓經常出現閃變。在一個車間中，由于有6臺多功能天車，共有10余臺變頻器等容性整流負載在工作，電網的諧波非常大，對電網有很嚴重的污染，對設備本身也有相當的破壞作用。可以采取以下的措施在有高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等的場合增加無功靜補裝置，提高電網功率因數和質量。

　　由于車間變頻器比較集中，在同臺多功能天車上采用集中整流、直流共母線供電方式。采用12脈沖整流模式，如所示。其優點是諧波小、節能，特別適用于頻繁起制動、電動運行與發電運行同時進行的場合。

　　變頻器輸入側加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數，成本較低，可靠性高，效果好。

　　變頻器輸入側加裝有源PFC裝置，雖然成本較高，但效果比較好。

　　電動機的漏電、軸電壓與軸承電流問題變頻器驅動感應電動機的電動機模型如所示，圖中，Csf為定子與機殼之間的等效電容為定子與轉子之間的等效電容Crf為轉子與機殼之間的等效電容R為軸承對軸的電阻；cb和zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗。高頻PWM脈沖輸入，電動機內分布電容的電壓耦合作用構成系統共模回路，從而引起對地漏電流、軸電壓與軸承電流問題。

　　漏電流主要是PWM三相供電電壓及其瞬時不平衡電壓與大地之間通過Csf產生。其大小與PWM的dy/dt的大小和開關頻率大小有關，其直接結果將導致漏電保護裝置動作。另夕卜，對于舊式電動機，由于其絕緣材料差，又經長期運行老化，有些在經過變頻改造后會造成絕緣損壞。因此，在改造前，必須進行絕緣測試。對于新的變頻電動機的絕緣，其要求要比標準電動機高出一個等級。軸承電流主要以三種方式環路電流。軸電壓的大小不僅與電動機內各部分耦合電容參數有關，且與脈沖電壓上升時間和幅值有關。dy/dt電流主要與PWM的上升時間tr有關，越小，dy/dt電流的幅值越大逆變器載波頻率越高，軸承電流中的dy/dt電流成分越多。EDM電流的出現具有一定的偶然性，只有當軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內部發生碰接時，存儲在轉子對地電容Cf上的電荷通過軸承等效回路和對地進行火花放電，造成軸承表面粗糙度值增大，降低使用壽命。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲轉子對地電容Cf的大小。

　　環路電流發生在電網變壓器地線、變頻器地線、電動機地線及電動機負載與大地地線之間的回路洳水泵類負載沖。

　　環路電流主要造成傳導干擾和地線干擾，對變頻器和電動機影響不大。避免或者減小環流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗。由于變頻器接地線一般與電動機接地線連接在一個點，因此，必須盡可能加粗電動機接地電纜線徑，減小兩者之間的電阻，同時變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者專用接地電纜，保證良好接地。

　　在變頻器輸出端串接由電感、組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。EA（2005.03.02）變頻調速專輯