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变频器的安装与接线规范

1. 安装环境

为了变频器能稳定地工作，必须确保变频器的运行环境满足其所规定的容许环境。

安装场所

电气室应湿汽少、无水浸；

无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少；

维修检查容易进行；

应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。

2. 使用条件

变频器的运行温度多为：0～40或－10～50，要注意变频器柜体的通风性。

变频器的周围湿度为90％以下。周围湿度过高，存在电气结缘降低和金属部分的腐蚀问题。如果受安装场所的限制，变频器不得已安装在湿度高的场所，变频器的柜体应尽量采用密封结构。为防止变频器停止时结露，有时装置需加对流加热器。

变频器周围不应有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体以及粉尘和油雾。变频器的安装周围如有爆炸性和燃烧性气体，由于变频器内有易产生火花的继电器和接触器，所以有时会引起火灾或爆炸事故。有腐蚀性气体时，金属部分产生腐蚀，影响变频器的长期运行。如果变频器周围存在粉尘和油雾时，这些气体在变频器内附着、堆积将导致结缘降低；对于强迫风冷的变频器，由于过滤器堵塞将引起变频器内温度异常上升，致使变频器不能稳定运行。

变频器的耐振性应机种的而不同，振动**过变频器的容许值时，将产生部件紧固部分松动以及继电器和接触器等的可动部分的器件误动作，往往导致变频器不能稳定运行。对于机床、船舶等事先能预见的振动场合，应考虑变频器的振动问题。

变频器的标高多规定在1000m以下。标高高则气压下将，容易产生结缘破坏。另外标高高冷却效果也下降，必须注意温升。

3. 变频器接线

在各种工厂和设备采用变频调速时，在变频器的电源侧和电机侧都会产生谐波干扰，对供电电网和变频器周围的其他电气设备要产生EMC干扰。另外为了确保变频器长期可靠的运行，变频器的接线是非常重要的。

什么是EMC？

EMC即是"电磁兼容性"。它是指电气设备在电磁环境中良好的工作能力，并且不能产生在此环境中工作的其他设备所不能接受的电磁干扰。

图1

噪声发射和抗扰度

EMC决定于与电气设备有关的两个特性－噪声发射和抗扰度。规定噪声发射和抗扰度的极限值取决于电气设备应用时所处的环境。一般分为第一类环境（民用环境）和第二类环境（工业环境）。民用环境即当电气设备接至公共电源系统时对噪声发射具有严格规定，但可以要求有较低的抗扰度；相反，在工业环境中，对电气备的抗扰度要求很高，但对噪声发射要求却较低。

图2

如果电气设备是系统的一个组成部分，它不要求一开始就满足有关发射和抗扰度的任何要求，但是整个系统必须符合相关电磁兼容的要求。一般来说，电气设备必须同时具有对高频和低频干扰的抑制能力。其中高频干扰主要包括静电放电（ESD）、脉冲干扰和发射性频率的电磁场等；而低频干扰主要是指电源电压波动、欠压和频率不稳定等。

图3

变频器及其电磁兼容性

通常变频器能够运行在一个可能存在着较高电磁干扰（EMI）工业环境中，此时即是噪声发射源，可能又是噪声接受器。

图4 变频器输出电压U和故障电流Is的波形图

（1）变频器作为噪声发射源寄生电容Cp存在于电机电缆和电机内部，因此变频器的PWM输出电压波形的开关翼部通过寄生电容产生一个高频脉冲噪声电流 Is，使变频器成为一个噪声源。由于噪声电流Is的源是变频器，因此它一定要流回变频器。图中Ze为大地阻抗，Zn为动力电缆与地之间的阻抗。噪声电流流过此二阻抗所造成的电压降将影响到同一电网上的其他设备，造成干扰。此外，变频器的整流部分也会产生低频谐波，导致电网电压产生畸变。

图5 带有屏蔽电机电缆的噪声电流流向

如果高频噪声电流Is有一条正确的通道，则高频噪声是可以得到抑的。如果使用非屏蔽电机电缆，则高频噪声电流Is以一个不确定的路线流回变频器，并在此回路中产生高频分量压降，影响其他设备。为使高频噪声电流Is能沿确定路线流回变频器，需要采用屏蔽电机电缆。电缆屏蔽层必须连接到变频器外壳和电机外壳上。当高频噪声电流Is必须流回变频器时，屏蔽层形成一条较有效的通道。

虽然，噪声电流不会在ZE上出现压降，但是在电源阻抗ZN上还会出压降影响其他电气设备。

图6

为此，无线电干扰抑制滤波器应安装在变频器的输入端。这样一来流会电源的噪声电流会大大减少。

图7

（2）变频器作为噪声接受器

图8 无屏蔽信号电缆的耦合电容

将EMC影响减为较小的措施

西门子公司所有变频器设计为运行在一个可能存在着较高的电磁干扰（EMI）工业环境中。通常，好的安装经验可以确保变频器安全和无故运行。然而，如果遇到问题，请参考以下的建议及相关措施。

（1）确保传动柜中的所有设备接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。特别重要的是，连接到变频器的任何控制设备（比如一台PLC）要与其共地，同样也要使用短和粗的导线接地。采用扁平导体（例如金属网）因其在高频时阻抗较低。

电机电缆的地线应直接连接到相应变频器的接地端子（PE）。

（2）安装变频器时，建议安装板使用无漆镀锌钢板，以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接。

（3）为有效的抑制电磁波的辐射和传导，变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆，屏蔽层的电导必须至少为每相导线芯的电导的1／10。

图9

（4）控制电缆使用屏蔽电缆。一般来说，控制电缆的屏蔽层应直接在变频器的内部接地，另一侧通过一个高频小电容（例如3.3nF／3000V）接地。当屏蔽层两端的差模电压不高和连接到同一地线上时，也可以将屏蔽层的两端直接接地。信号线和它的返回线绞合在一起，能减小感性耦合引起的干扰。绞合越靠近端子越好。模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线。不同的模拟信号线应该独立走线，有各自的屏蔽层，以减少线间的耦合。不要把不同的模拟信号置于同一个公共返回线。低压数字信号线使用双屏蔽的双绞线，也可以使用单屏蔽的双绞线。

变频器使用中出现的故障及处理

　　1、变频器频率达不到正常工作的频率（40HZ）。一台SAMCO-i变频器，通过外部端子模拟量控制，有一次频率只能达到20HZ，依次检查各参数，率和上限频率均为50HZ，可见参数没有问题，立即改为面板给定频率，则频率可运行到50HZ。由此看来，问题出在模拟量输入电路或变频器自身原器件上，用万用表检查热电阻，线性非常好，没有问题，最后打开变频器检查发现一贴片电容损坏，更换后，变频器恢复正常。

　　2、变频器频繁过流报警。

　　⑴参数设置不正确引起的。如变频器加速时间设置过短，则变频器输出频率的变化远远**过电机频率的变化，变频器启动时，因过流而跳闸。依据不同的负载情况相应地调整加速时间，就能消除此故障。

　　⑵输出负载发生短路，如一台富士变频器启动就跳闸，查其输出侧接触器电缆头部分锈蚀、松动，开机时发生电弧，导致保护动作。

　　⑶检测电路的损坏也会显示过渡报警。其中霍尔传感器受温度、湿度等环境因素的影响，工作点漂移。

　　⑷负载过大也可能引起。如一台西门子M420变频器，由于机械卡死。

　　3、一台西门子6SE7036变频器启动过一段时后跳闸。显示“F023”（逆变器**出极限温度），查是因为风扇保险坏导致温度过高而跳闸，更换保险。

　　4、一台西门子6SE7036变频器的PMU面板液晶显示屏显示字母“E”，变频器不能正常工作，按P键盘及重新停送电均无效，查操作手册也无相关说明，在检查外接24VDC电源时，发现电压较低，换一个电源后，变频器恢复正常。

　　5、变频器欠压、过压报警，这有主电源引起的；也**器检测电路损坏引起的。

　　⑴如6SE7036变频器F008故障（Ud⑵一台SAMCO-I变频器停机时过压跳闸。变频器的设置参数很多，如果个别参数设置不当，会导致变频器不能正常工作。过压出现在停机时，主要原因是减速时间太短（若无制动电阻及制动单元）电机转速大于同步转速，转子电动势和电流增加，使电机处于发电状态，回馈的能量通过变环节是与大功率开关管并联的二极管流回直流环节，使直流母线电压升高，调整时间参数后，故障消除。

　　6、一台西门子MM3变频器，经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的，经过比较观察，发现上电后主接触器吸合不正常，有时会掉电，乱跳。结果发现是开关电源到接触器的一只滤波电容漏电，造成电压偏低，这时如果供电电源电压偏高还问题不大，如果供电电压偏低就会导致接触器吸合不正常造成无故停机。

　　7、一台核子称使用的是西门子M420变频器，在运行过程中，经常突然停机，重新启动，又能运行。检查变频器的参数设置都是正确。怀疑PROFIBUS-DP线有问题，重新放一根PROFIBUS-DP线，故障仍然存在。接上编程器查看变频器启动条件，所有的启动点都不可能断，只有核子称PLC与主PLC通讯之间的点可能断，经过几天的观察，这个点在很短的时间内，断了又恢复正常，因此，笔者用了一个断电延时计时器，就处理了此故障。

　　8、四台22KW的电机原来用Y- 启动，改为用富士变频器。经常出现“U002”过电压报警。检查进线电压，都是380±10%内，参数也正常，复位后正常，但过不了多久这出现同样的故障，最后查阅变频器使用说明书，富士变频器的电压不是参数设置里设置，而是通过跳线设置的，重新跳线后，故障处理了。

　　9、变频器不能上PROFIBUS-DP网。变频器上红灯一直常亮，依次检查变频器上PROFIBUS-DP的几个参数P0700、P0719、P0918、P1000，都是正的。那就只可能是网线或网卡的问题，换一个网卡，问题解决了。

　　总之，在变频器的常见故障中，大的元件如IGBT功率模块出问题的不多，由其外围电路引起的故障所占比例较大。在日常维护时，应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，检查端子是否紧固，通过加强设备管理较大限度地降低变频器的故障率。同时做好故障记录，注意分析故障发生的负载状态、操作过程、故障现象等都十分重要，有利于日后的工作。