电动机变频器调速后发热、振动和噪声问题及对策变频器维护保养周期的标准

电动机采用变频器调速后，将产生噪声和振动，这是由变频器输出波形中含有高次谐波分量影响的。随着电动机运转频率的变化，基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化，很可能引起与电动机的各个部分产生谐振。
    用变频器驱动电动机时，由于输出电压、电流中含有高次谐波分量，气隙的高次谐波磁通增加，故噪声增大。电磁噪声的特征是：变频器输出中的低次谐波分量与转子固有机械频率谐振，则转子固有频率附近的噪声增大。变频器输出中的高次谐波分量与铁心机壳轴承架等谐振，在这些部件的各自固有频率附近处的噪声增大。
    采用变频器驱动电动机时产生的刺耳噪声与PWM控制的开关频率有关，尤其在低频区更为显著。抑制方法是在变频器输出侧设置交流电抗器。如果电磁转矩有余量，可将U/F设定小些。采用特殊电动机在较低频段噪声较严重时，要检查与轴系统（含负载）固有频率的谐振。
    变频器工作时，输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁振动力，振动力的频率总能与这些机械部件的固有频率相近或重合，而产生共振。对振动影响大的高次谐波主要是较低次的谐波分量，在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。但采用正弦波PWM方式时，低次的谐波分量小，影响变小。
    减弱或消除振动的方法是在变频器输出侧设置交流电抗器，以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。使用PAM方式或方波PWM方式变频器时，可改用正弦波PWM方式变频器，以减小脉动转矩。电动机振动的原因可分为电磁与机械两种。
    1)电磁原因引起的振动表现为：较低次的谐波分量与转子的谐振，使固有频率附近的振动分量增加。由于谐波产生的脉动转矩的影响发生振动，特别是当脉动转矩的频率同电动机转子与负载构成的轴系扭转固有频率一致时将发生谐振。
    2)机械原因引起的振动表现为：电动机轴上有外伸重量，轴系统的固有频率降低时，如果电动机高速运转，全旋转频率与轴系统固有频率接近，则振动加剧。转子残余不平衡引起离心力与转速的二次方成比例增加，所以用变频器驱动电动机高速运转时，振动加大。
    变频器是电子装置，所以温度对其寿命影响较大。通用变频器的环境温度一般要求-10~+50℃，如果能降低变频器运行温度，就延长了变频器的使用寿命，性能也稳定。变频器发热是由内部损耗产生的，以主电路为主，约占总损耗的98%，控制电路占2%。为保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热。主要方法有：
    1)采用风扇散热：变频器的内装风扇可将变频器柜体内部热量带走。
    2)采用单独的变频器室，内部安装空调，保持温度在+15~+20℃之间。
    以上所阐述的变频器发热是指变频器在额定范围内正常运行的损耗，当变频器发生非正常运行（如过电流、过电压、过载等）产生的损耗必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。

随着工厂自动化技术的发展，变频器日益成为重要的驱动和控制设备，因此保障变频器可靠运行也成为设备保养、降低故障停机时间的重要议题。要确保变频器可靠连续地运行，关键在于日常维护保养。除日常的检查外，所推荐的检查周期一般为1年。在众多的检查项目中，重点要检查的是主回路的平波电容器、逻辑控制回路、电源回路、逆变回路中的电解电容器、冷却系统中的风扇等。除主回路的电容器外，其他电容器的测定比较困难，因此主要以外观变化和运行时间为判断的基准。
    变频器在实际应用中，因受周围的温度、湿度、振动、粉尘、腐蚀性气体等环境条件的影响，其性能会有一些变化。如使用合理、维护得当，则能延长使用寿命，并减少因突然故障造成的生产损失。如果使用不当，维护保养工作跟不上去，就会出现运行故障，导致变频器不能正常工作，甚至造成变频器过早损坏，而影响生产设备的正常运行。因此日常维护与定期检查是必不可少的。
    在变频器运行过程中，可以从设备外部目视检查运行状况有无异常，可以通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数，如输出电压、输出电流、输出转矩、电动机转速等，掌握变频器日常运行值的范围，以便及时发现变频器及电动机的问题。此外，还要注意以下几点：
    1)设专人定期对变频器进行清扫、吹灰，保持变频器内部的清洁及风道畅通。
    2)保持变频器周围环境清洁、干燥，严禁在变频器附近放置杂物。
    3)每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺钉及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。
    4)测量变频器（含电动机）绝缘时，应当使用500V绝缘电阻表。如仅对变频器进行检测，要拆去所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后，将主回路端子全部用导线短接起来，将其与地用绝缘电阻表试验，如果绝缘电阻表指示在5MΩ以上，说明是正常的，这样做的目的是减少摇测次数。
    日常维护保养的具体内容可以分为：运行数据记录，故障记录。每天要记录变频器及电动机的运行数据，包括变频器输出频率、输出电流、输出电压、变频器内部直流电压、散热器温度等参数，与合理数据对照比较，以利于早日发现故障隐患。变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码和跳闸时变频器的运行工况，以便具体分析故障原因。
    对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变频器进行巡视检查，检查变频器运行时是否有异常现象。变频器的日常检查工作的内容主要包括：
    1)环境温度是否正常，要求在-10~+40℃范围内，以25℃左右为好。湿度是否符合要求，门窗通风散热是否良好；变频器下进风口、上出风口是否积尘或因积尘过多而堵塞。
    2)变频器显示面板显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常，控制按键和调节旋钮是否失灵。
    3)显示部分是否正常，显示面板显示的字符是否清楚，是否缺少字符。
    4)用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味。
    5)变频器风扇运转是否正常，有无异响、过热、变色、异味和异常振动，散热风道是否通畅。
    6)变频器运行中是否有故障报警显示。
    7)检查变频器交流输入电压是否超过最大值，380V级变频器的极限电压是418V(380V×1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限电压，即使变频器没运行也会对变频器线路板造成损坏。
    8)检查变频器、电动机、变压器、电抗器等是否过热及是否有异味，电动机声音是否正常，变频器主回路和控制回路的电压是否正常，电容器是否出现局部过热，外观有无鼓泡或变形，安全阀是否破裂。
    9)已停用变频器柜内加热器工作是否正常。
    变频器上电之前应先检查周围环境的温度及湿度，温度过高会导致变频器过热报警，严重时会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路；空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路。在变频器运行时要注意其冷却系统是否正常，如：风道排风是否流畅，风机是否有异常声音。一般防护等级比较高的变频器如：IP20以上的变频器可直接敞开安装，IP20以下的变频器一般应是柜式安装，所以变频柜散热效果如何将直接影响变频器的正常运行。
    在变频器的日常维护中也要按照规程去做，若发现变频器故障跳停时，不要就立即打开变频器进行维修，因为即使变频器不处于运行状态，甚至电源已经切断，由于其中有电容器，变频器的电源输入线、直流端子和电动机端子上仍然可能带有电压。断开开关后，必须等待几分钟后，使变频器内部电容器放电完毕，才能开始工作。当发现变频器跳停，就立即用绝缘电阻表对变频器拖动的电动机进行绝缘测试，从而判断电动机是否故障的方法是很危险的，易使变频器被烧。因此，在电动机与变频器之间的电缆未断开前，绝对不能对电动机进行绝缘测试，也不能对已连接到变频器的电缆进行绝缘测试。
    在日常使用中，应根据变频器的实际使用环境状况和负载特点，制定出合理的检修周期和制度，在每个使用周期后，将变频器整体解体、检查、测量等全面维护一次，使故障隐患在初期被发现和处理。每台变频器每季度要清灰保养1次。保养要清除变频器内部和风路内的积灰、脏污，将变频器表面擦拭干净；变频器的表面要保持清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器，察看变频器内有无发热变色部位，制动电阻有无开裂现象，电解电容有无膨胀、漏液、防爆孔突出等现象，PCB是否异常，有没有发热烧黄部位。保养结束后，要恢复变频器的参数和接线，送电后起动变频器带电动机工作在3Hz的低频约1min，以确保变频器工作正常。
    变频器的维护保养的内容主要包括：
    1)日常。每天进行一次检查，记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较它们之间的平衡度；检查记录环境温度、散热器温度；察看变频器有无异常振动、声响，风扇是否运转正常。
    2)定期。利用每年一次的大修时间，将重点放在变频器日常运行时无法检查的部位。
    ●除尘。对变频器进行除尘，重点是整流柜、逆变柜和控制柜，必要时可将整流模块、逆变模块和控制柜内的电路板拆出后进行除尘。将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器电路板及IGBT模块、输入输出电抗器等部位。电路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除：
    清扫空气过滤器冷却风道及内部灰尘，检查变频器下进风口、上出风口是否积尘或因积尘过多而堵塞。变频器因本身散热要求通风量大，故运行一定时间以后，表面积尘十分严重，需定期清洁除尘。对电路板、母排等除尘后，进行必要的防腐处理，涂刷绝缘漆，对已出现局部放电、拉弧的母排需去除其毛刺后，再进行处理。对已绝缘击穿的绝缘板，需去除其损坏部分，在其损坏部分附近用相应绝缘等级的绝缘板对其进行隔绝处理，紧固并测试绝缘合格后方可投入使用。
    ●检查交、直流母排有无变形、腐蚀、氧化，母排连接处螺钉有无松脱，各安装固定点处螺钉有无松脱，固定用绝缘片或绝缘柱有无老化开裂或变形，如有应及时更换，重新紧固，对已发生变形的母排需校正后重新安装。
    ●检查整流柜、逆变柜内风扇运行及转动是否正常，停机时，用手转动，观察轴承有无卡死或杂音，必要时更换轴承或维修。
    ●对输入、整流及逆变、直流输入快速熔断器进行全面检查，发现烧毁和老化的要及时更换。
    ●中间直流回路中的电容器有无漏液，外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否破裂，有条件的可对电容容量、漏电流、耐压等进行测试，对不符合要求的电容器进行更换，对新电容器或长期闲置未使用的电容器，更换前须对其进行钝化处理。滤波电容器的使用周期一般为5年，对使用时间在5年以上，电容容量、漏电流、耐压等指标明显偏离检测标准的，应酌情部分或全部更换。
    ●对整流、逆变部分的二极管、IGBT用万用表进行电气检测，测定其正向、反向电阻值，并在事先制定好的表格内认真做好记录，看各极间阻值是否正常，同一型号的器件一致性是否良好，必要时进行更换。
    ●对进线的主接触器及其他辅助接触器进行检查，仔细观察各接触器动静触头有无拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平，发现此类问题应对其相应的动静触头进行更换，确保其接触安全可靠。
    ●仔细检查端子排有无老化、松脱，是否存在短路隐性故障，各连接线连接是否牢固，绝缘层有无破损，各电路板接插头接插是否牢固。进出主电源线连接是否可靠，连接处有无发热氧化等现象，接地是否良好。
    3)变频器长时间不使用要做的维护有：电解电容器不通电时间不要超过3~6个月，因此要求间隔一段时间通一次电，新买来的变频器如离出厂时间超过半年至一年，也要先通低电压空载，经过几小时，让电容器恢复充放电性能后再使用。
(责任编辑：admin)

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