起重機變頻器對機上其它電氣設備的影響

　　由于電源電流和電壓的波形畸變，將對起重機主電機、抱閘推桿電機、接觸器、繼電器、直流電源等設備產(chǎn)生過(guò)熱、噪聲和振動(dòng)，影響它們的使用壽命與動(dòng)作準確性。
　　2.2 產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電干擾電波(無(wú)線(xiàn)電波噪聲）
現在使用的變頻器大多采用PWM控制方式，逆變后的變頻器輸出電流波形模擬接近正弦波，可使電動(dòng)機平滑運行并減少由于電動(dòng)機轉速變化和電流波動(dòng)引起的能量損失。但由于在采用PWM控制方式時(shí)逆變電路中半導體開(kāi)關(guān)器件以相當高頻率(大于4MHz)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，在變頻器的輸出電壓和輸出電流中含有高次諧波，這些高次諧波的最高頻率可達20MHz，并通過(guò)靜電感應和電磁感應而成為電波噪聲。電波噪聲包括傳導噪聲和輻射噪聲，前者通過(guò)電源導線(xiàn)傳播，后者由輻射至空中的電磁波和磁場(chǎng)直接傳播。
傳導噪聲是由于輸出電壓高頻脈沖dV/dt造成的，它會(huì )使主電機絕緣惡化；會(huì )與機械軸系發(fā)生共振;會(huì )加大電動(dòng)機轉子軸頭兩端、軸與軸承間的軸電壓，通過(guò)油膜放電使軸和軸承提前損壞。傳導噪聲可干擾PLC正常工作，可使負荷限制器誤差更大，使電子式接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。
變頻器的高頻電磁波輻射噪聲大部分集中在150kHz～1.5MHz頻段，會(huì )對起重機通訊用的無(wú)線(xiàn)對講機、某些起重機無(wú)線(xiàn)遙控器、起重機無(wú)線(xiàn)吊鉤秤、司機室收音機和擴音機以及電話(huà)機等設備產(chǎn)生干擾，影響其使用質(zhì)量和效果。
　　2.3 引起電動(dòng)機噪聲、顫振、過(guò)熱、扭矩降低等問(wèn)題
變頻器輸出電壓波形不是正弦波，流過(guò)電動(dòng)機的電流也有許多高次諧波。電機在變頻調速運行時(shí)，電機繞組和鐵芯會(huì )因這些諧波而產(chǎn)生振動(dòng)和磁噪聲，一般與采用電網(wǎng)正弦波電源直接驅動(dòng)相比，變頻器驅動(dòng)的電動(dòng)機噪聲要大5_~11dB(見(jiàn)圖2)。

　　與產(chǎn)生噪音時(shí)相同的原因，系統振動(dòng)也將變大，尤其是5次、7次諧波成分所產(chǎn)生的脈動(dòng)轉矩將給變頻器的轉矩輸出帶來(lái)較大波動(dòng)，而系統也有可能因變頻器輸出轉矩的波動(dòng)與機械系統發(fā)生共振并產(chǎn)生更大振動(dòng)。
由于諧波成分影響，即使帶同一負載和在同一頻率，變頻調速電動(dòng)機電流也將增加5%_~10%，電動(dòng)機溫升也高于工頻電源驅動(dòng)工況。另外，由于普通電機是通過(guò)安裝在電機軸上的冷卻風(fēng)扇進(jìn)行冷卻的，在連續低速運行時(shí)，將會(huì )因其自身冷卻能力不足而產(chǎn)生電機過(guò)熱現象。
　　3 系統設計配置時(shí)應采取的措施
　　對于起重機電控系統的設計，可靠性永遠是第一考慮的問(wèn)題。
　　在接受變頻調速的大速比、起制動(dòng)平滑柔和、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)調速特性時(shí)，必須顧及整機的性能。在進(jìn)行系統設計前若不采取必要措施，而是在變頻驅動(dòng)系統投運后發(fā)現問(wèn)題，才匆忙采取對策，則不能徹底解決問(wèn)題或者處理費用過(guò)高。設計時(shí)就考慮各種對策，才能達到防患于未然。
　　3.1 抑制電網(wǎng)電源波形畸變的措施
　　3.1.1 在各機構交流進(jìn)線(xiàn)主回路串入扼流電抗器。通過(guò)增設的電抗器，可以減少脈沖狀電流波形的峰值，達到改善電流波形的目的。電抗器的選擇以電壓降在負載額定電壓的2%~5%為宜，例如電壓降為5%的電抗器，可降低約30%的高次諧波含有率。
　　3.1.2 在一次和二次回路中并接濾波器LC或RC，通過(guò)削波和由電抗電容組成的高次諧波共振電路，達到吸收諧波的目的。普通起重機從實(shí)用、降低成本起見(jiàn)，一般不采用有源濾波器。
　　3.1.3 盡量采用工程型PWM控制方式的整流電路。這種控制方式的電路與PWM控制方式的逆變電路結構相同，并能適當控制使變頻器的輸入電流波形近似成為正弦波，其產(chǎn)生的高次諧波成分非常小。但這種整流電路的缺點(diǎn)是電路結構復雜，成本高。
　　3.2 抑制電波噪聲的措施
　　3.2.1 對于通過(guò)電源線(xiàn)傳播的傳導噪聲，可采用隔離濾波變壓器，對高頻成分形成絕緣；在直流回路串接直流電抗器，以提高對諧波成分的阻抗；在變頻器輸入端串入線(xiàn)濾波器。
　　3.2.2 輻射噪聲主要決定于變頻器本身的防護結構和電動(dòng)機電纜的布線(xiàn)等多種因素，抑制輻射噪聲比抑制傳導噪聲要困難。實(shí)施時(shí)應盡量縮短放線(xiàn)距離，并將導線(xiàn)對絞以減少阻抗;選用鑄殼金屬封閉結構的變頻器,并將殼體接地，將輸入輸出電纜穿管并接地；在變頻器輸出端設輸出電抗器和輸出濾波器。
　　3.3 降低系統噪聲的措施
　　3.3.1 采用低磁密、有鐵芯防竄措施、鑄鐵外殼的高剛性變頻電動(dòng)機。
　　3.3.2 選擇低噪聲冷卻風(fēng)扇和電抗器。
　　3.3.3 在變頻器和電機間串入可將輸出波形轉換為正弦波的正弦濾波器。
　　3.4 抑制系統振動(dòng)的措施
　　3.4.1 起動(dòng)時(shí)降低V/F比值。
　　3.4.2 將剛性連軸器改為彈性連軸器。
　　3.4.3 在變頻器和電機間接入電抗器。
　　3.4.4 改變PWM的載頻。
　　3.5 防止電動(dòng)機過(guò)熱的措施
　　3.5.1 將電動(dòng)機由自冷方式改為他冷方式。
　　3.5.2 選用大一檔容量電機。
　　3.5.3 提高電機的絕緣等級，以達到提高溫升上限值的要求。
　　3.5.4 改用變頻專(zhuān)用電機。
　　3.5.5 對電機運行范圍進(jìn)行控制，避免連續低速工況。
　　4 結語(yǔ)
交流變頻傳動(dòng)在起重機上的使用已趨成熟，它的優(yōu)良調速、控制性能已被技術(shù)人員廣泛接受，但在廣泛使用中也要關(guān)注其負面影響，方能更安全、更可靠地使用。另外，目前起重機上使用的工程型變頻器都是從幾個(gè)發(fā)達國家直接或間接進(jìn)口的，投用以后的售后服務(wù)、維修保養、故障應急處理、備品備件供應都嚴重制約著(zhù)起重機的利用可靠性，也都增加了最終用戶(hù)的運行成本，這些也必須引起我國工程技術(shù)人員和業(yè)主的注意。