变频调速系统安装和布线的重要事项

（一）变频器对工作环境的要求

变频器是集成度高、整体结构紧凑、自身散热量较大的设备，因此对安装环境的温度、湿度、粉尘含量要求较高。在安装变频器的同时，必须为变频器提供一个良好的运行环境。变频器的环境温度额定为40℃，如果环境温度大于40～50℃时，就必须降低额定电流值，否则，将使器件的温升过高，从而导致器件损坏（尤其是IGBT功率模块）的可能性加大，对正常安全运行有较大的影响。变频器的工作环境若达不到变频器对工作环境的要求，将造成变频器较高的故障率。为此在变频器应用中需注意以下事项。

1.工作温度

变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为：0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。当变频器安装在变频器柜中，一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。

2.环境湿度

湿度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大幅降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在变频器柜中增加干燥剂和加热器。变频器的周围湿度应为90%以下。周围湿度过高，存在电气绝缘等级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，防止变频器停止时结露，有时需加对流加热器。

3.腐蚀性气体

使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印制电路板，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。在这种情况下，应把变频器柜制成封闭式结构，并进行换气。变频器周围不应有腐蚀性、易爆性或易燃性气体以及粉尘和油雾。变频器周围如有易爆性和易燃性气体，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，这些气体在变频器内附着、堆积将导致绝缘等级降低；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。

4.振动和冲击

变频器受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。此时，除了提高变频器柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗振橡胶垫固定变频器柜外和柜内电磁开关之类的元器件。当振动超过变频器的允许值时，将产生部件紧固部分松动以及继电器和接触器等可动部分的器件误动作，从而导致变频器不能稳定运行。所以设备运行一段时间后，应对其进行检查、维护和紧固。

5.使用环境

变频器应用的海拔标高多规定在1000m以下。标高高则气压下降，容易产生绝缘破坏。另外，标高高，冷却效果也下降，必须注意温升。变频器工作的电气环境包括频率变化、电压变化、电压不平衡、电源谐波等。如频率为f=2%；额定输入电压的变化限值为±10%；电源电压不平衡度不超过基波额定输入电压的3%。

6.防止电磁波干扰

变频器在工作中由于整流和逆变，在其周围产生了很多干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰，因此，变频器柜内仪表和电子系统应该选用金属外壳，以屏蔽变频器对仪表和其他电子系统的干扰。所有的元器件均应可靠接地。除此之外，各电气元器件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽电缆，且屏蔽层应接地。

7.防止变频器输入端过电压

变频器电源输入端虽设有过电压保护，但是如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、相数和变频器应使用的额定电压；为变频器提供独立的供电回路，并尽量避免与有冲击性的负载共用一台变压器供电。

8.干扰

在有高频冲击负载，如电焊机、电镀电源、电解电源等场合，电压经常出现闪变，且谐波非常大，对于电网质量有很严重的污染，对设备本身也有相当的破坏作用，轻则不能够正常运行，重则造成设备输入回路损坏。此时，应在变频器输入、输出侧和直流环加装无源滤波器或电抗器，以减小输入谐波，提高功率因数，并能起到抑制干扰的作用。

（二）变频器安装环境的选择

振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因。对于振动冲击较大的场所，应采用橡胶减振等措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘等级降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐、防尘处理，变频器柜应采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，若开关器件温度超过规定值将立刻造成开关器件损坏，因此，应根据装置要求的环境条件安装空调强迫降温。

因此对变频器安装设计也要有一定要求，所以，变频器应该安装在控制柜内部，最好安装在控制柜内的中部，且垂直安装，在正上方和正下方要避免安装可能阻挡排风、进风的大器件。另外，变频器上、下部边缘距离控制柜顶部、底部、隔板的间距，应该大于300mm。

（三）变频器的布线

1.控制系统的布线

信号线与动力线必须分开走线。使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其他设备的干扰，应将控制变频器的信号线与强电回路分开走线，距离应在30cm以上；即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。

2.动力系统的布线

信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管或者金属软管内部，信号线如果不放置在金属管内，极易受到变频器和外部设备的干扰；敷设信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线彻底分开。(www.xing528.com)

模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为1.5mm²。在接线时一定要注意，电缆剥皮要尽量短，同时对剥皮以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其他设备接触引入干扰。

变频器与供电电源之间应装设带有短路及过载保护的断路器、交流接触器，以免变频器发生故障时事故扩大。电控系统的急停控制，应使变频器电源侧的交流接触器断开，彻底切断变频器的电源供给，保证设备及人身安全。电源电压及波动范围应与变频器低电压保护整定值相适应，因为在实际使用中，电网电压偏低的可能性较大。主电源频率波动和谐波干扰会增加变频器系统的热损耗，导致噪声增加，输出降低。把变频器连接在大容量电源变压器（500kVA以上）电网中，或者在同一电源变压器上连接有晶闸管变流器而未使用换流电抗器，或者同一电网上有改善功率因数的电容器时，应配置AC电抗器或DC电抗器，以改善变频器电源侧功率因数和降低输入高次谐波电流。在进行系统主电源供电设计时，应将变频器和电动机在工作时自身的功率消耗考虑进去。

变频器输出端与电动机之间一般不再加装电动机的保护开关，因为变频器本身对输出线路和电动机有着非常强的保护功能。出现线路短路、电动机过载、缺相这些故障时，变频器能自动停机，断开负荷，并给出故障指示和报警信号。只要正确地设置变频器内的保护定值，就能很好地保护电动机及其变频器本身。如果用一台变频器驱动多台电动机运行，变频器内的保护值是全部电动机的总和，对单台电动机不起保护，必须在每个分支回路上加装保护断路器，并且将保护断路器的辅助报警触头串联起来引入变频器紧急停止端。一旦外部电动机出现故障，保护开关就会产生动作，对变频器实施保护。

变频器最适用于负荷平稳的负载，对冲击大的负载不太适应。如果变频器应用在冲击大的负载上，由于转矩冲击太大，产生的电流冲击是很大的，在起动时即使采用转矩提升补偿，启动也相当困难，很容易造成变频器自身保护装置动作。目前，解决此问题的方法，只有选择比负载大一级容量的变频器。有的负载在运转中由于其他因素的影响，如循环风机在风门调速不当的时候，由于气流的作用，叶轮带动电动机转动，再生能量会使负载带动电动机旋转，产生再生能量，反送回变频器，使变频器直流环节电压升高达到限定值，造成过电压保护动作，影响正常运行。若过电压保护不动作，也将造成变频器温度升高，影响变频器的寿命，甚至损坏变频器。

变频器与电动机连接电缆，根据变频器使用技术条件的要求，接到电动机的电缆应采用屏蔽电缆或铠装电缆，最好穿金属管敷设。截断电缆的端头应尽可能整齐，未屏蔽的线段尽可能短，电缆长度不宜超过一定的距离（一般50m）。当变频调速器与电动机间的接线距离较长时，来自电缆的高次谐波漏电流会对变频器和周边设备产生不利影响。从电动机返回的接地线，应直接连接到变频器相应的接地端子上。变频器的接地线切勿与其他动力设备共用，地线应尽可能短。由于变频器产生漏电流，与接地点太远则造成变频器接地端子上的电位不稳定。变频器的接地线的最小截面积必须不小于供电电源电缆的截面积。

防止电磁干扰而引起变频调速系统的误动作，控制电缆应使用绞合屏蔽线或双绞屏蔽电缆。同时不要将屏蔽电缆的屏蔽网接触到其他信号线及设备外壳。为了避免控制电缆受到影响，控制电缆长度不宜超过50m。控制电缆和电动机的电力电缆必须分开敷设，使用单独的走线槽，并尽可能互相远离。当二者必须交叉时，应采取垂直交叉方式，严禁将变频器动力电缆和控制电缆放在同一电缆槽中。

（四）变频调速系统控制电缆的正确敷设方法

1）必须采用屏蔽电缆，对毫伏信号应采用双绞电缆，还应保证屏蔽层只有一点接地，且要接地良好。这样，可以大幅减小电磁干扰。

2）控制、联锁的模入/模出信号也应采用屏蔽电缆，最好采用屏蔽双绞电缆，禁止采用一根多芯电缆中的部分芯线用于传输两种不同的信号。

3）信号电缆和电源电缆之间的间距小于15cm时，必须在信号电缆和电源电缆之间设置屏蔽用的金属隔板，并将隔板接地。

4）当信号电缆和电源电缆垂直方向或水平方向分离安装时，信号电缆和电源电缆之间的间距应大于15cm。对于某些干扰特别大的应用场合，如电源电缆上接有电压为220V、电流在10A以上的感性负载，而且电源电缆不带屏蔽层时，则要求它与信号电缆的垂直间隔距离必须在60cm以上。

5）在两组电缆垂直相交时，若电源电缆不带屏蔽层，应用厚度在1.6mm以上铁板覆盖。

（五）选择变频调速系统的动力电缆的敷设

根据变频器的功率选择导线截面合适的三芯或四芯屏蔽动力电缆，尤其是从变频器到电机之间的动力电缆一定要选用变频专用屏蔽结构的电缆，且要尽可能短，这样可降低电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超过变频器所允许的电缆长度时，电缆的杂散电容将影响变频器的正常工作，为此要配置输出电抗器。

电动机电缆应独立于其他电缆走线，其最小距离为500mm。同时，应避免电缆与其他电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。

（六）变频器正确接地的要求

变频器正确接地是提高系统稳定性、抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地电阻越小越好。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器外壳与控制柜体之间应进行可靠的电气连接。如果实际安装有困难，可利用绝缘多芯软铜芯导线跨接。变频调速系统的接地方法如图2-28所示。

图2-28 变频调速系统的接地方法

（七）变频器外部电路接线的具体方法

在变频调速系统的主电路中，变频器输入端为R、S、T，输出端为U、V、W，主回路与变频器接线端子连接时必须可靠地连接，只有这样，才能保证连接可靠，不因局部接触不良而发热造成事故。电源与变频器之间的导线和同容量电动机的线径选择方法相同。R、S、T和U、V、W的主回路导线铁管内保护布线时，不要将一根或两根导线敷设在一根铁管内，必须将三相的三根线布在同一管内，这是由于正弦波三相电流瞬时值之和为零，不会在铁管上造成磁通和引起损耗而发热。

变频器输出U、V、W三根线如果敷设在铁管和蛇皮金属管内，因对铁管和蛇皮管电容的作用，会造成变频器内部功率开关器件的瞬时脉冲过电流，使功率开关损坏。一般在布线长度超过50m时，变频器U、V、W端子处需设置交流电抗器。如果导线绝缘层较薄，布线长度还应更短。当接入交流电抗器后，馈向电动机的总长度也不要超过400m。

变频器的模拟信号控制线可给定信号、反馈信号、输出频率和电流等模拟信号。这些信号距离动力线至少100mm以上，绝对不能为了布线美观而把控制线和输入、输出强电导线绑在一起，且尽量与动力线呈垂直布线。模拟信号的电缆必须采用屏蔽电缆或双绞线，屏蔽一端接变频器控制电路的公共端（COM），不要接变频器地端（E）或大地，另一端悬空。开关控制线允许不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起。在远距离控制做开关操作时，用继电器担任中间操作，有效地减少外界对控制线的干扰，如图2-29所示。

图2-29 继电器隔离干扰功能示意图