电梯使用变频器存在弊端

伴随着大功率晶闸管SCR大功率晶体管GTR和新型场效应晶体管IGBT的相继问世变频调速技术从20世纪60年代出现至今已日趋成熟在各电气领域普及使用电梯等特种机电设备也不例外变频器也使设备的技术含量性能得以突飞猛进与传统的调速方式比较其效果是鲜而易见的它使得电梯效率提高运行平稳设备寿命延长结合PLC或微机控制更显示无触点控制的优越性线路简化控制灵活运行可靠维护和故障监测方便由变频器的工作原理可知必须满足一定的安装要求才能正常工作变频器本身也不可避免产生谐波干扰和电磁辐射等常见问题然而电梯的功率较大工作环境较差安全系数要求高因此引发了在安装使用与维护变频器的若干问题

1谐波干扰问题

11干扰的产生机理

变频器的主电路一般是交直交形式即整流部分ACDC和逆变部分DCAC组成先将电源进行三相桥式整流再由大功率晶体管开关元件进行DCAC转换

在输入部分输入电压是正弦波非线性二极管组成的三相整流桥及二极管参数离散将引起输入电流的波形为非正弦波在输出部分输出线电压是SPWM脉宽调制的矩形波相电压是阶梯波都是非线性的输出电流是带毛刺的近正弦波既然是非线性正弦波就必将产生谐波理论上分析谐波中不含有3的整数倍谐波和偶次谐波可按傅立叶级数分解为基波和各次谐波通常含有6n1nl23次谐波谐波的频率与变频器的调制频率有关其中5次7次11次13次谐波电流占主要地位

12干扰的危害

输入电流谐波会使电网电压畸变造成对其他用电设备的影响如使变压器温度上升产生震动噪声引起保护电器误动作导致计量仪表误差破坏绝缘影响电器正常工作减少寿命等

按GB1266890规定我国高次谐波管理标准电网电压谐波电压综合畸变率的是THD10奇次谐波THD5偶次谐波THD2

输出电压和电流均有谐波调制频率较低时人耳可能听得见高次谐波频率产生的电磁噪声尖叫声谐波造成电动机发热和振动峰值电压甚至击穿绝缘无功损耗大cos减少等调制频率较高时谐波造成的影响要小但无论调制频率高低谐波都会通过导线的电磁耦合形成感应干扰并且通过电缆向空间发射高频电磁辐射干扰对周边的线路电气设备等造成不良影响如电梯中干扰门机控制信号使其不能正常工作电脑板液晶显示出错微机时钟停止工作一般情况下变频器输出的谐波电压合成总量THD应控制在57之间

13干扰的抑制

无论输入还是输出谐波造成的干扰其传播方式不外是线路传导感应耦合和空中辐射三种方式所以在抑制干扰的措施上我们也从这几个方面入手

1接电抗器和滤波器输入端接入交流电抗器ACL它对抑制59次谐波效果很显著cos也可提高到7585输出端一般不接电抗器选用时电抗器的压降最好控制在5以下串联在整流桥和滤波电容之间的直流电抗器DCL也能明显抑制谐波电流和提高功率因数接电源滤波器时应注意输出侧的滤波器电容器只能接在电动机侧且应接入电阻防止逆变器因电容的充放电受冲击滤波电抗器三相连接线必须按同方向绕在同一磁芯上才能对基波电流无影响容量大于22KW时一般选用并联方式的电源滤波器

2合理布线和线路屏蔽变频器应使用单独变压器供电两台变频器同时使用时更要彼此远离其他设备和控制线路在布局上尽量远离变频器的输入输出线最低也在10cm以上并且不要与其平行走线最好垂直交叉信号控制线相绞可抑制差模干扰信号布线时设备合理接地也是抑制谐波干扰的方法之一接地时除了要按国家规定用足够线径的接地线保证接地电阻不大于5之外变频器还要单独接地接地点尽量靠近变频器接地线远离电源线也不能和电源的零线相接对主电路变频器到电动机的连接线进行穿金属管屏蔽并尽量短控制信号线也可采用屏蔽线屏蔽线靠近变频器的一侧应与控制线路的COM端相连同时屏蔽层只能一端接地

3其他设备用隔离变压器对有干扰的电网进行电源隔离用光电耦合管隔离受干扰的信号

4亦可相对降低变频器的载波频率来消除干扰的影响但噪音可能要大些电流波形平滑性要差些具体可现场进行调试确定笔者遇到过在电梯调试中出现过谐波干扰使门机信号出错把载波频率在810K之间调低适当的值使故障排除

5必要时也可使用零相序电抗器电涌吸收器和电涌抑制器等

2工作环境问题

电梯工作环境相对恶劣而变频器是一台晶体管电子设备对使用环境有一定的要求在条件允许的情况下我们在安装和维护时应考虑以下问题以保证变频器的正常工作

变频器的环境温度一般在1040为宜湿度在90以下周围环境中不能有油污金属粉末有腐蚀性气体和液体不能阳光直射振动要小但有些电梯如室外扶梯工作在露天恶劣环境必须采取必要的措施比如进行隔离防护等当环境温度大于40时每增加5将导致变频器运行功率下降30左右所以变频器的散热处理显得非常重要一般的我们采用冷却风扇把热量带走每带走1KW的热量所需风量大约是01m3s在电梯中变频器一般是柜式安装如果环境比较清洁应尽量采用柜外冷却方式若必须采用柜内冷却时要在柜顶加装抽风式冷却风扇且尽量在变频器的正上方在户外环境安装变频器时控制柜最好采用双层结构在隔层之间有强制风冷设计这样就可以防雨防晒又有良好的散热