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| 【變頻器】變頻器的端口防護需要不斷發展和完善 |
| （時間:2026-03-25 16:53:49） |
變頻器在使用中經常會遇到意外的電壓瞬變和浪湧，從而導致變頻器內部電子器件的損壞，損壞的現象是使變頻器中的半導體器件(包括二極管、晶體管、晶閘管和集成電路等)被燒毀或擊穿。據統計變頻器控製部分的故障有75%是由於瞬變和浪湧造成的。電壓的瞬變和浪湧無處不在，電網、雷擊、爆(bao)破(po)，就(jiu)連(lian)人(ren)在(zai)地(di)毯(tan)上(shang)行(xing)走(zou)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)上(shang)萬(wan)伏(fu)的(de)靜(jing)電(dian)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)，這(zhe)些(xie)，都(dou)是(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)端(duan)口(kou)和(he)通(tong)信(xin)端(duan)口(kou)的(de)隱(yin)形(xing)危(wei)害(hai)源(yuan)。因(yin)此(ci)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)就(jiu)必(bi)須(xu)對(dui)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)和(he)浪(lang)湧(yong)采(cai)取(qu)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)。
變頻器防雷端口
根據變頻器應用的工程實踐，變頻器受雷擊可大致分為直擊雷、感應雷和傳導雷。但不論以哪一種形式到達設備都可歸納為從以下4個部位侵入的雷電浪湧，在此把這些部位稱為防雷端口，並以變頻器舉例說明。
1.外殼端口
比如說，我們可以把任何一個大的或小的變頻器或係統視為一個整體的外殼，如傳感器、傳輸線、信號中繼、現場儀表、dcs係統等，它們都有可能完全暴露在環境中受到直接雷擊，造成設備損壞。標準規定，當設備外殼受到4kv的雷電靜電放電時，都會影響變頻器或係統的正常運行。例如放置於室外輸入變頻器的傳感器有可能受到雷電接觸放電;位於室內的變頻器櫃有可能受到建築物避雷引線泄流時的空間放電。
2.信號線端口
在zai變bian頻pin器qi控kong製zhi係xi統tong中zhong，為wei了le實shi現xian信xin號hao或huo信xin息xi的de傳chuan遞di總zong要yao有you與yu外wai界jie連lian接jie的de部bu位wei，那na麼me這zhe些xie從cong外wai界jie輸shu入ru信xin號hao或huo變bian頻pin器qi輸shu出chu的de信xin號hao接jie口kou都dou有you可ke能neng受shou到dao雷lei電dian浪lang湧yong衝chong擊ji。因yin為wei變bian頻pin器qi櫃gui外wai部bu信xin號hao輸shu入ru變bian頻pin器qi端duan口kou的de浪lang湧yong往wang往wang通tong過guo長chang電dian纜lan，所suo以yi采cai用yong10/700μs波形，標準規定線到線間浪湧電壓為0.5kv，線到地間浪湧電壓為1kv。而樓內變頻器之間傳遞信號的端口受到浪湧衝擊相當於電源線上的浪湧衝擊，采用1.2/50(8/20)μs組合波，線到線、線到地浪湧電壓限值不變。一旦超過限值，信號端口和端口後的設備有可能遭受損壞。
3.電源端口
電(dian)源(yuan)端(duan)口(kou)是(shi)分(fen)布(bu)最(zui)廣(guang)泛(fan)也(ye)最(zui)容(rong)易(yi)感(gan)應(ying)或(huo)傳(chuan)導(dao)雷(lei)電(dian)浪(lang)湧(yong)的(de)部(bu)位(wei)，變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)端(duan)口(kou)為(wei)從(cong)配(pei)電(dian)屏(ping)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)從(cong)變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)到(dao)電(dian)動(dong)機(ji)。標(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)在(zai)1.2/50(8/20)μs波形下線與線之間浪湧電壓限值為0.5kv，線到地浪湧電壓限製為1kv。但這裏的浪湧電壓是指明工作電壓為220v交流進入的，如果工作電壓較低則不能以此為標準，電源線上受較小的浪湧衝擊不一定立即損壞設備，但至少對壽命有影響。
4.接地端口
盡管在標準中沒有專門提到接地端口的指標，實際上變頻器的接地端口是非常重要的。在雷電發生時接地端口有可能受到地電位反擊、地電位升高影響，或者由於接地不良、接地不當使地阻過大，達不到參考電位要求使設備損壞。接地端口不僅對接地電阻/接地線極(長度、直徑、材料等)、接地方式、地網的設置等有要求，而且還與設備的電特性、工作頻段、gongzuohuanjingdengyouzhijiedeguanxi。tongshicongjiediduanhaiyoukenengfanjidaobianpinqineidezhiliugongzuodianyuanduankou，sunhuaiyizhiliuweigongzuodianyadedanyuandianlu。zongshangsuoshu，bianpinqidefangleikeyikaolvcongsigeguanjiandeduankourushou。
變頻器的端口保護
1.外殼端口
變頻器的外殼端口保護不僅僅是建築物外殼，也應當包括變頻器外殼或變頻器櫃的外殼，比如說變頻器、變頻器櫃室等。按照iec1312―1《雷電電磁脈衝的防護》第一部分(一般原則)的適用範圍為：建築物內或建築物頂部變頻器係統有效的雷電防護係統的設計、安裝、檢查、維護。其保護方法主要有三種：接地、屏蔽及等電位連接。
(1)接地
iec1024―1已yi經jing闡chan述shu了le建jian築zhu物wu防fang雷lei接jie地di的de方fang法fa，主zhu要yao是shi通tong過guo建jian築zhu物wu地di下xia網wang狀zhuang接jie地di係xi統tong達da到dao要yao求qiu。變bian頻pin器qi係xi統tong防fang雷lei時shi還hai要yao求qiu對dui相xiang鄰lin兩liang建jian築zhu物wu之zhi間jian通tong過guo的de電dian力li線xian，信xin號hao傳chuan輸shu電dian纜lan均jun必bi須xu與yu建jian築zhu物wu接jie地di係xi統tong連lian接jie起qi來lai(不能形成回路)，以利用多條並行路徑來減少電纜中的電流。
變(bian)頻(pin)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)接(jie)地(di)更(geng)應(ying)當(dang)注(zhu)意(yi)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)防(fang)止(zhi)其(qi)它(ta)係(xi)統(tong)幹(gan)擾(rao)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)變(bian)頻(pin)器(qi)係(xi)統(tong)接(jie)地(di)不(bu)能(neng)直(zhi)接(jie)和(he)防(fang)雷(lei)地(di)線(xian)相(xiang)連(lian)，否(fou)則(ze)將(jiang)有(you)雜(za)散(san)電(dian)流(liu)進(jin)入(ru)變(bian)頻(pin)器(qi)係(xi)統(tong)引(yin)起(qi)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)。正(zheng)確(que)的(de)連(lian)接(jie)方(fang)式(shi)應(ying)當(dang)在(zai)地(di)下(xia)將(jiang)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)地(di)網(wang)，通(tong)過(guo)放(fang)電(dian)器(qi)低(di)壓(ya)避(bi)雷(lei)器(qi)連(lian)接(jie)，使(shi)其(qi)在(zai)雷(lei)擊(ji)狀(zhuang)態(tai)下(xia)自(zi)動(dong)連(lian)通(tong)。
(2)屏蔽
從cong理li論lun上shang考kao慮lv，屏ping蔽bi對dui變bian頻pin器qi外wai殼ke防fang雷lei是shi非fei常chang有you效xiao的de。但dan從cong經jing濟ji合he理li角jiao度du來lai看kan，還hai是shi應ying當dang從cong設she備bei元yuan器qi件jian抗kang擾rao度du及ji對dui屏ping蔽bi效xiao能neng的de要yao求qiu來lai選xuan擇ze不bu同tong的de屏ping蔽bi方fang法fa。線xian路lu屏ping蔽bi，即ji在zai變bian頻pin器qi係xi統tong中zhong采cai用yong屏ping蔽bi電dian纜lan已yi被bei廣guang泛fan應ying用yong。但dan對dui於yu設she備bei或huo係xi統tong的de屏ping蔽bi需xu要yao視shi具ju體ti情qing況kuang而er定ding。iec提出了采用建築物鋼筋連到金屬框架的措施舉例。
iec1312―2作了如下描述：建jian築zhu物wu內nei部bu變bian頻pin器qi係xi統tong的de主zhu要yao電dian磁ci幹gan擾rao源yuan是shi由you一yi次ci閃shan擊ji時shi的de幾ji個ge雷lei擊ji的de瞬shun時shi電dian流liu造zao成cheng的de瞬shun態tai磁ci場chang。如ru果guo包bao含han變bian頻pin器qi係xi統tong的de建jian築zhu物wu或huo房fang間jian，用yong大da空kong間jian屏ping蔽bi，通tong常chang在zai這zhe樣yang的de措cuo施shi下xia瞬shun時shi電dian場chang被bei減jian少shao到dao一yi個ge足zu夠gou低di的de值zhi。
(3)等電位接連
等deng電dian位wei連lian接jie的de目mu的de是shi減jian小xiao變bian頻pin器qi之zhi間jian和he變bian頻pin器qi與yu金jin屬shu部bu件jian之zhi間jian的de電dian位wei差cha。在zai防fang雷lei區qu的de界jie麵mian處chu的de等deng電dian位wei連lian接jie要yao考kao慮lv建jian築zhu物wu內nei的de變bian頻pin器qi係xi統tong，在zai那na些xie對dui雷lei電dian電dian磁ci脈mai衝chong效xiao應ying要yao求qiu最zui小xiao的de地di方fang，等deng電dian位wei連lian接jie帶dai最zui好hao采cai用yong金jin屬shu板ban，並bing多duo次ci與yu建jian築zhu物wu的de鋼gang筋jin連lian接jie或huo連lian接jie在zai其qi它ta屏ping蔽bi物wu的de構gou件jian上shang。對dui於yu變bian頻pin器qi係xi統tong的de外wai露lu導dao電dian物wu應ying建jian立li等deng位wei連lian接jie網wang，原yuan則ze上shang一yi個ge電dian位wei連lian接jie網wang不bu需xu要yao直zhi接jie連lian在zai大da地di，但dan實shi際ji上shang所suo有you等deng電dian位wei連lian接jie網wang都dou有you通tong大da地di的de連lian接jie。
2.信號線端口
信號線端口保護現在已經在已有許多類型的較為成熟的保護器件，比如變頻器信號端口保護器、變頻器通信端口保護器等。在保護器選擇時除了保護器本身的性能外，應該注意保護設備的傳輸速率、插入衰耗限值、駐波比、工作電壓、工作電流等相關指標，如果在同一係統使用多級保護還應該考慮相互配合問題。
在信號端口竄入的瞬態電流最容易損壞變頻器內部的信號交換或轉換單元及控製單元，如主板、並行口、xinhaojiekoukadeng。shishishangshuntaidianliuhuolangyongkenengtongguobutongtujingbeiyinrudaoxinhaochuanshuwangluozhong，ruobianpinqikongzhixitongheshangweijitongxincaiyongyitaiwangjiegou，zeieee802―3以太網標準中列出了四種可能對網絡造成威脅的情況：
(1)局域網絡元件和供電回路或受電影響的電路發生直接接觸;
(2)局域網電纜和元件上的靜電效果;
(3)高能量瞬態電流同局域網絡係統耦合(由網絡電纜附近的電纜引入);
(4)彼此相連的網絡元件的地線電壓間有細小差別(例如兩幢不同建築的安全地線電壓就有可能略有不同)。
以變頻器通信線為例，在rs-232的串、bingxingkoudebiaozhunzhong，yongyuxiefanggaonenglangyongheguzhangdianliudedixiantongshujuxinhaodefanhuilujinggongxiangyitiaoxianlu，erxiaozhijishifudeshuntaidianyadouyoukenengtongguozhexiechuan、並(bing)行(xing)口(kou)而(er)毀(hui)壞(huai)上(shang)位(wei)機(ji)及(ji)終(zhong)端(duan)等(deng)設(she)備(bei)，信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)線(xian)也(ye)能(neng)直(zhi)接(jie)將(jiang)戶(hu)外(wai)電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)的(de)瞬(shun)態(tai)浪(lang)湧(yong)傳(chuan)導(dao)進(jin)來(lai)，而(er)信(xin)號(hao)接(jie)口(kou)能(neng)夠(gou)傳(chuan)導(dao)由(you)閃(shan)電(dian)和(he)靜(jing)電(dian)泄(xie)漏(lou)引(yin)起(qi)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya)。
用戶應當對數據線保護器慎重選擇，有些保護器雖然起到了“分流”作用，但常常是將矽雪崩二極管(sad)接在被保護線路和保護器外殼之間，測試表明sad的箝位性能很好，但它電湧分流能力有限。同時壓敏電阻(mov)也不能在數據線保護器上使用。先進的過程控製係統的信號接口防雷保護裝置(無論是rs-232串等通信接口還是計算機同軸網絡適配器接口)目前均采用瞬態過電壓半導體放電管，其衝擊殘壓參數指標很重要。有條件時能夠采取多級保護設計電路效果更佳。
3.電源端口
原則上采用多級spd做zuo電dian源yuan保bao護hu，但dan變bian頻pin器qi控kong製zhi係xi統tong的de電dian源yuan保bao護hu由you於yu其qi敏min感gan性xing必bi須xu采cai用yong較jiao低di的de殘can壓ya值zhi的de保bao護hu器qi件jian，且qie此ci殘can壓ya應ying當dang低di於yu需xu要yao保bao護hu設she備bei的de耐nai壓ya能neng力li。同tong時shi還hai必bi須xu考kao慮lv到dao電dian磁ci幹gan擾rao對dui變bian頻pin器qi係xi統tong的de影ying響xiang，因yin此ci帶dai濾lv波bo的de分fen流liu設she計ji應ying當dang更geng加jia理li想xiang。所suo以yi對dui於yu變bian頻pin器qi係xi統tong電dian源yuan保bao護hu特te別bie注zhu意yi的de兩liang點dian是shi：前(qian)兩(liang)級(ji)采(cai)用(yong)通(tong)流(liu)容(rong)量(liang)大(da)的(de)保(bao)護(hu)器(qi)，在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)終(zhong)端(duan)處(chu)則(ze)采(cai)用(yong)殘(can)壓(ya)較(jiao)低(di)的(de)保(bao)護(hu)器(qi)。最(zui)後(hou)一(yi)級(ji)的(de)保(bao)護(hu)器(qi)中(zhong)最(zui)好(hao)有(you)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)。對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)係(xi)統(tong)電(dian)源(yuan)端(duan)口(kou)安(an)裝(zhuang)spd時應注意以下問題：
(1)多級spd應當考慮能量配合、時間配合、距離配合。如果配合不當的話，效果將適得其反。
(2)連接防雷保護器的引線應當盡量粗和短。
(3)全保護時盡可能將所有連接線捆紮在一起。
變頻調速傳動係統中，重視變頻器的的端口防護，已成為變頻變頻調速傳動係統設計、應用必須麵對的問題，也是變頻器應用和推廣的關鍵問題之一。變頻器的端口防護問題一定會不斷發展和完善。
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