【摘要】隨著科技的不斷發(fā)展，社會產(chǎn)能不斷提高，越來越多的金屬產(chǎn)品應(yīng)用到人們的生活中，在此背景下，冶金行業(yè)得到了高速的蓬勃發(fā)展。而如今，較為傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)不再穩(wěn)居行業(yè)中的龍頭老大地位，交流變頻技術(shù)發(fā)展到如今已經(jīng)有一定規(guī)模，這是建立在矢量控制技術(shù)的不斷發(fā)展上。如今是交流變頻調(diào)速技術(shù)和直流調(diào)速技術(shù)互不服輸?shù)臅r代，本文就交流變速技術(shù)中的重要部分——變頻器，做一簡單的分析，提出了一些淺顯的改進(jìn)意見。

【關(guān)鍵詞】變頻器,冶金行業(yè),應(yīng)用分析

一、前言

21世紀(jì)的地球已經(jīng)在面臨幾個重要的問題，資源、能源、環(huán)境。而人類的消費又不見減少，金屬制品在社會的各個角落都很容易見到。這就對冶金行業(yè)提出了更高的要求，那就是減少資源損耗、減低提煉成本、提高自動化程度。變頻器的大量應(yīng)用是解決這些問題的有效途徑之一。

二、何為變頻器

變頻器的工作原理是將50赫茲或者60赫茲的工頻電源通過一些電力變導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)變成為不同頻率的交流電源，用以適應(yīng)某些設(shè)備中的電機(jī)變速運行的需求。其類型大體分為兩類，分別為電壓型和電流型。電流型將電流源由直變交流，電感是其直流回路的濾波。而電壓型是變電壓源中直流為交流，直流回路的濾波為電容。除此之外，還有多種分類，比如說開關(guān)不同的PAM和PWM和PWM（高載頻）,工作原理有差異的/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器、適量控制變頻器,用途有所不同的通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

三、變頻器的應(yīng)用

冶金行業(yè)中較為典型的應(yīng)用到變頻器的設(shè)備有、軋機(jī)、卷取機(jī)、線材軋機(jī)、風(fēng)機(jī)、處理線、料漿泵等。變頻器的功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能 該應(yīng)用有電壓補(bǔ)償和電壓矢量控制兩個重點。電壓補(bǔ)償分為手動和自動兩種，其原理都是在低頻提高定子電壓來補(bǔ)償定子內(nèi)阻降壓。通常情況下都是由工人手動補(bǔ)償，只有在變頻器加速運行時自動補(bǔ)償才會發(fā)揮作用，來提高轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定平衡的特性。而電壓矢量控制的原理基于電壓補(bǔ)償之上，變頻器根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流和定子阻抗在一定程度上修正壓頻比，來實現(xiàn)補(bǔ)償定子內(nèi)阻降壓。

（2）變頻器抗干擾特性 大部分的變頻器屬于PWM逆變電路，高次諧波是其附屬產(chǎn)物，并會對自身正常工作造成影響。所以變頻器普遍存在自身的抗干擾措施，主要有：在變頻器和地面中間設(shè)置電容器過濾吸收干擾信號,應(yīng)用屏蔽電纜連接控制電路，或者以絞線形式對電纜進(jìn)行鋪設(shè),保持控制電纜和主線路之間的距離在安全范圍，切勿在同一個導(dǎo)線槽內(nèi)進(jìn)行鋪設(shè)，在二者必須交叉時嚴(yán)格使用直角。

（3）電機(jī)過載 通用型電動機(jī)一般能保證在超速20%時能保持2分鐘的正常使用，但隨即電動機(jī)就會損毀。所以通用型電動機(jī)在使用時要保持輸出頻率在62赫茲以下，一旦超出該頻率，就可能出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體零部件壽命減少、軸承潤滑油高速消耗、機(jī)械損耗上升、產(chǎn)生噪聲污染等的問題。電機(jī)可以在某些特定要求下進(jìn)行特殊設(shè)計來滿足過載需求，但要注意的是，負(fù)載時恒轉(zhuǎn)矩類的時候，盡量避免電機(jī)在除空負(fù)載以外的其他情況下超速運轉(zhuǎn)。

四、變頻器的故障處理

變頻器在冶金行業(yè)的大量應(yīng)用意味著變頻器出現(xiàn)故障時所造成的大量負(fù)面影響。所以有必要注意變頻器的故障預(yù)防和實際情況下對故障處理的準(zhǔn)備。變頻器通常來講有主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護(hù)電路、冷卻風(fēng)扇等部分組成，整體上多采用模塊化單元化的設(shè)計思路。變頻器經(jīng)常會在誤操作、環(huán)境影響等原因的影響下發(fā)生故障。以下是一些常見的故障情況以及原因分析。

（1）環(huán)境中電磁干擾 變頻器如果設(shè)置在比較雜亂的環(huán)境中，就很容易受到某些干擾源通過看不見的輻射和通過鋪設(shè)的電源線的入侵，這個時候的控制器非常脆弱，很容易出現(xiàn)回路的不正常運錯，從而引起變頻器工作的誤操作或者停機(jī)，某些時候甚至能致使變頻器報廢。預(yù)防這種情況出現(xiàn)就要盡量使變頻器遠(yuǎn)離可能出現(xiàn)干擾的地方，如果不能遠(yuǎn)離，就要采取一些措施保護(hù)變頻器。第一，將工作環(huán)境周圍的所有繼電器、接觸器設(shè)備的控制圈上安裝吸收裝置來吸收可能遇到的沖擊比如減短某些吸收器的接線。其次，要控制好變頻器的控制回路配線交合節(jié)之間的距離，使之大于等于15毫米，而且所有的控制回路配線交合節(jié)要保持和主回路10厘米或更多,控制回路中配線的距離要盡可能縮短，同樣與主回路保持一定距離,一旦變頻器要設(shè)置在距離電動機(jī)100米之外，就有必要加大相連導(dǎo)線的截面直徑，降低線路壓，同時為了補(bǔ)償因為導(dǎo)線距離的過遠(yuǎn)而產(chǎn)生的分布電容充電電流必須要配備變頻器輸出抗電器。在另一方面，變頻器在設(shè)置時要保持接地端子接地時嚴(yán)苛遵守規(guī)定，嚴(yán)禁用電焊和動力接地相混合使用,因為輸出端會放出殺人高次諧波對其本身的電源或者其他電子設(shè)備照成影響，要配備上無線電噪聲濾波裝置。

（2）冷卻系統(tǒng)故障 散熱片和冷卻風(fēng)扇是冷卻裝置的必須備件。二者中，冷卻風(fēng)扇的使用壽命相對較短，在長時間使用后會在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)震動和較大的噪音，隨后會逐漸喪失作用致停止運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致變頻器熱量多大而停止工作。冷卻風(fēng)扇的壽命很大程度上受制于軸承壽命，軸承壽命通常不會超過35000小時。變頻器在不停歇工作時，要記住3年內(nèi)必須更換一次冷卻風(fēng)扇。某些最新的產(chǎn)品為了延長冷卻風(fēng)扇的使用時間將風(fēng)扇設(shè)置為與變頻器的工作狀態(tài)一致，從而減少使用時間。

（3）主回路故障 主回路的構(gòu)成比較復(fù)雜，其元件有三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等。大多數(shù)情況下的故障發(fā)生在電解電容上。變頻器在回路設(shè)計時就會選擇好電容器的型號，所以電解電容的使用時間和施加在其兩端的直流電壓和其內(nèi)部溫度所決定，通常溫度每增加10攝氏度，使用時間就會大幅度衰減。這樣的情況下，在使用時必須要控制好變頻器主回路的工作溫度以及周圍的環(huán)境溫度，同時從其他方面想辦法降低脈動電流（加裝直流電抗器或者使用已改善額定工作功率的交流電源）。電容器維護(hù)保養(yǎng)時要注意重點測量靜電容量，一旦靜電容量過低（低于額定的五分之四），絕緣抗阻處于5M歐姆之下，意味著電容器已經(jīng)劣化，要考慮及時更換。

（4）安裝環(huán)境 變頻器是一種電子器件，在出廠說明書中都詳細(xì)注解了對安裝環(huán)境的詳細(xì)要求。安裝時應(yīng)該嚴(yán)格按照說明書進(jìn)行安裝，如果有其他因素影響，導(dǎo)致其安裝環(huán)境不能達(dá)到說明書要求，就要及時采取補(bǔ)救措施來取得平衡。主要幾點應(yīng)當(dāng)注意的有：防震動，在容易發(fā)生震動的地方墊一層橡膠減震,防受潮，防受腐蝕，電子器件比較容易受到空氣中的塵埃、氧氣等物質(zhì)對元件進(jìn)行腐蝕，要做好防銹防腐防塵處理，采用封閉式結(jié)構(gòu)隔絕有害物質(zhì),防高溫，電子元件的性能很大程度上受到其自身溫度的影響，在安裝環(huán)境通風(fēng)條件差、陽光直射率高的時候，要在設(shè)備不遠(yuǎn)處加裝空調(diào)或者增加冷卻裝置，并注意遮陽。

五、結(jié)語

變頻器是科技發(fā)展的產(chǎn)物，隨著社會生產(chǎn)力更高的要求，勢必會有更多的變頻器被應(yīng)用，針對變頻器的研究也不可能停止。變頻器效率高、能耗少的特性會受到更多人的青睞。變頻器還會迎來另一個高速發(fā)展期的。

參考文獻(xiàn)

[1]張燕賓.《變頻器應(yīng)用教程》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.年4月.

[2]王廷才，王偉.《變頻器原理及應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社，2009年7月.

[3]魏召剛.《工業(yè)變頻器原理及應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社，2012年9月.