1. 變頻器工作的物理環(huán)境
由于變頻器集成度高，整體結(jié)構(gòu)緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。在安裝變頻器時，必須為變頻器提供一個良好的運(yùn)行環(huán)境。變頻器的環(huán)境溫度額定為40℃，如果環(huán)境溫度大于40℃～50℃時，必須降低額定電流值。否則將使器件的溫升過高，從而導(dǎo)致器件損壞（尤其是IGBT功率模塊）的可能性加大，對正常安全地運(yùn)行有較大影響。變頻器的工作環(huán)境若達(dá)不到變頻器對工作環(huán)境的要求，將造成變頻器有較高的故障率，影響長期、可靠、安全運(yùn)行，以致造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，為此在變頻器應(yīng)用中應(yīng)注意以下事項。
①工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40℃以下。變頻器若安裝在變頻器柜中，應(yīng)安裝在柜體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。
②環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在變頻器柜中增加干燥劑和加熱器。變頻器的周圍濕度應(yīng)為90％以下，周圍濕度過高，存在電氣絕緣降低和金屬部分的腐蝕問題。如果受安裝場所的限制，變頻器不得已安裝在濕度高的場所，變頻器的柜體應(yīng)盡量采用密封結(jié)構(gòu)。為防止變頻器停止時結(jié)露，應(yīng)增設(shè)對流加熱器。
③腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況下，應(yīng)把變頻器柜制成封閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行換氣。變頻器周圍不應(yīng)有腐蝕性、爆炸性或燃燒性氣體以及粉塵和油霧。變頻器的安裝周圍如有爆炸性和燃燒性氣體，由于變頻器內(nèi)有易產(chǎn)生火花的繼電器和接觸器，所以有時會引起火災(zāi)或爆炸事故。如果變頻器周圍存在粉塵和油霧時，其在變頻器內(nèi)附著、堆積將導(dǎo)致絕緣降低；對于強(qiáng)迫風(fēng)冷的變頻器，由于過濾器堵塞將引起變頻器內(nèi)溫度異常上升，致使變頻器不能穩(wěn)定運(yùn)行。
④震動和沖擊。變頻器柜受到機(jī)械震動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。這時除了提高變頻器柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離震動源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定變頻器柜和電磁開關(guān)之類產(chǎn)生震動的元器件。變頻器的耐振性應(yīng)類型的不同而不同，震動超過變頻器的容許值時，將產(chǎn)生部件緊固部分松動以及繼電器和接觸器等誤動作，往往導(dǎo)致變頻器不能穩(wěn)定運(yùn)行。對于機(jī)床、船舶等能事先預(yù)見的震動場合，應(yīng)充分考慮變頻器的震動問題。
⑤變頻器應(yīng)用的海拔標(biāo)高多規(guī)定在1000ｍ以下，標(biāo)高高則氣壓下將，容易產(chǎn)生絕緣破壞。另外標(biāo)高高冷卻效果也下降，必須注意變頻器溫升。
2. 變頻器工作的電氣環(huán)境
變頻器工作的電氣環(huán)境包括：頻率變化、電壓變化、電壓不平衡、電源阻抗、電源諧波及一些異常條件等，如頻率為fLN±2%；額定輸入電壓的變化限值為±10%；電源電壓不平衡度不超過基波額定輸入電壓(ULN1)3%。
①防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和逆變，在其周圍產(chǎn)生很多干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、電子設(shè)備有一定的干擾。因此，變頻器柜內(nèi)儀表和電子設(shè)備，應(yīng)該選用金屬外殼，以屏蔽變頻器對儀表和其他電子設(shè)備的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、電子設(shè)備及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽電纜，且屏蔽層應(yīng)可靠接地。
②防止變頻器輸入端過電壓。變頻器電源輸入端往往有過電壓保護(hù)，但是，如果輸入端高電壓作用時間長，會使變頻器輸入端損壞。因此，在實際應(yīng)用中，要核實變頻器的輸入電壓、相數(shù)和變頻器應(yīng)使用的額定電壓。為變頻器提供獨(dú)立的供電回路，并盡量避免與有沖擊性質(zhì)負(fù)載共用一臺變壓器供電。
3. 變頻器的通風(fēng)散熱
變頻器的效率一般97～98%，這就是說大約有2～3%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般開關(guān)、交流接觸器等電器產(chǎn)生的熱量。一般的配電箱柜是針對常用開關(guān)、交流接觸器等電器而設(shè)計的。當(dāng)這一類箱柜體用于變頻器時，需仔對內(nèi)部器件進(jìn)行布局，以確保通風(fēng)散熱合理性。
變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)上升，使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器平均使用壽命減半。在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產(chǎn)生的熱量也是非常大的，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響，要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少，可以用以下公式估算：
發(fā)熱量的近似值＝變頻器容量（kW）×55[W]
在這里，如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的(過流能力150%×60s)，變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器，并且為柜內(nèi)安裝，這時發(fā)熱量會更大一些。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或側(cè)上方比較好。這時可以用下式估算變頻器產(chǎn)生的熱量：
發(fā)熱量的近似值＝變頻器容量（kW）×60[W]
如果柜內(nèi)有制動電阻，因為制動電阻的散熱量很大，制動電阻的安裝位置應(yīng)與變頻器隔離開，如裝在柜內(nèi)的上面或旁邊等。
圖1-1是一些電控柜內(nèi)安裝變頻器時的風(fēng)路示意圖，圖1-1(a)為壁掛式電控柜頂部裝抽風(fēng)機(jī)抽出熱風(fēng)；圖1-1(b) 為控制臺式電控柜上部裝抽風(fēng)機(jī)抽出熱風(fēng)；圖1-1(c)為大型立式電控柜頂部裝大抽風(fēng)機(jī)，地溝和柜體下部要有良好進(jìn)風(fēng)口；圖1-1(d) 為大型立式電控柜裝有控制單元和制動電阻的情況，頂部裝大抽風(fēng)機(jī)，地溝和柜體下部要有良好進(jìn)風(fēng)口。變頻器在電控柜內(nèi)布置時，電控柜風(fēng)路的設(shè)計原則是：
①電控柜要有強(qiáng)迫通風(fēng)回路，通風(fēng)回路的空氣流向應(yīng)通暢，符合流體平滑轉(zhuǎn)向原則，安裝在電控柜上的風(fēng)機(jī)應(yīng)比變頻器本身風(fēng)機(jī)總通風(fēng)量大30～50%以上。
②電控柜的風(fēng)路一般要有低風(fēng)阻的進(jìn)風(fēng)口，在環(huán)境臟的場合進(jìn)風(fēng)口要有過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)的風(fēng)阻要小，并防止堵塞，要求經(jīng)常打掃。
③電控柜內(nèi)空氣不應(yīng)直通短路，也不應(yīng)該發(fā)生熱風(fēng)回流，要在電控柜內(nèi)安裝必要的導(dǎo)風(fēng)板和擋風(fēng)板。擋風(fēng)板的作用是擋住直通風(fēng)和避免熱風(fēng)回流以改善柜內(nèi)空氣流向，提高冷卻效果。
④在沒有專門設(shè)計強(qiáng)迫通風(fēng)風(fēng)道的柜內(nèi)，單臺變頻器安裝要與周圍電器、箱壁保持一定距離，特別是要留出上下空間使風(fēng)道順暢，使風(fēng)可自由流動。根據(jù)功率大小不同，至少留有120～300mm空間，左右前方空間至少50mm。
⑤當(dāng)變頻器的環(huán)境溫度超過40℃時，對有通風(fēng)蓋的變頻器要去掉通風(fēng)蓋，讓風(fēng)順利進(jìn)入變頻器內(nèi)。
當(dāng)變頻器安裝在控制柜內(nèi)時，要考慮變頻器發(fā)熱值問題。根據(jù)控制柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)?shù)卦黾涌刂乒竦某叽纭Ｒ虼�，要使控制柜的尺寸盡量減小，就必須要使柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制柜的外面，將會使變頻器有70％的發(fā)熱量釋放到控制柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開，使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果會更好。
在變頻器散熱設(shè)計中，都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著安裝散熱會變差的。變頻器都帶有冷卻風(fēng)扇，但仍要在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇，進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。
在海拔高于1000m的地方，因為空氣密度降低，因此應(yīng)加大控制柜的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，每1000m降低5%。但變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實際使用的要大，所以也要看具體應(yīng)用。比方說在1500m的地方，但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT，IGBT的發(fā)熱有集中在開和關(guān)的瞬間。因此開關(guān)頻率高時自然變頻器的發(fā)熱量就變大。
4.變頻器的防雷
在變頻器內(nèi)部一般都設(shè)有雷電吸收網(wǎng)絡(luò)，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞。但在實際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器內(nèi)部的吸收網(wǎng)絡(luò)是不能滿足要求的。在雷電活躍地區(qū)，這一問題尤為重要，如果電源是架空進(jìn)線，在進(jìn)線處裝設(shè)變頻器專用避雷器(選件)，或按規(guī)范要求在離變頻器20m的遠(yuǎn)處電源點裝設(shè)電力避雷器。如果電源是電纜引入應(yīng)穿鋼管防護(hù)，鋼管應(yīng)可靠接地，并應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設(shè)備。
5.變頻器防塵措施
在多粉塵場所，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場所使用變頻器時，應(yīng)采取正確、合理的防護(hù)措施，總體要求變頻器柜整體應(yīng)該密封，應(yīng)該通過專門設(shè)計的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng)；變頻器柜頂部應(yīng)該有防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)頂蓋出風(fēng)口；變頻器柜底部應(yīng)該有底板和進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔，并且安裝防塵網(wǎng)。變頻器的具體防塵設(shè)計應(yīng)注意如下事項：
①變頻器柜的風(fēng)道要設(shè)計合理，排風(fēng)通暢，避免在柜內(nèi)形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積。
②變頻器柜頂部出風(fēng)口上面要安裝防護(hù)頂蓋，防止雜物直接落入；防護(hù)頂蓋高度要合理，不影響排風(fēng)。防護(hù)頂蓋的側(cè)面出風(fēng)口要安裝防護(hù)網(wǎng)，防止絮狀雜物直接落入。
③如果采用變頻器柜頂部側(cè)面排風(fēng)方式，出風(fēng)口必須安裝防護(hù)網(wǎng)。
④要確保變頻器柜頂部的軸流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正確（向外抽風(fēng)），如果風(fēng)機(jī)安裝在變頻器柜頂部的外部，必須確保防護(hù)頂蓋與風(fēng)機(jī)之間有足夠的高度；如果風(fēng)機(jī)安裝在變頻器柜頂部的內(nèi)部，安裝所需螺釘必須采用止逆彈件，防止風(fēng)機(jī)脫落造成柜內(nèi)元件和設(shè)備的損壞。在風(fēng)機(jī)和柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈，可以大大減小風(fēng)機(jī)震動造成的噪音。
⑤變頻器柜的前、后門和其他接縫處，要采用密封墊片或者密封膠進(jìn)行一定的密封處理，防止粉塵進(jìn)入。
⑥變頻器柜底部、側(cè)板的所有進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)線孔，一定要安裝防塵網(wǎng)。阻隔絮狀雜物進(jìn)入。防塵網(wǎng)應(yīng)該設(shè)計為可拆卸式，以方便清理、維護(hù)。防塵網(wǎng)的網(wǎng)格要小，能夠有效阻擋細(xì)小絮狀物(與一般家用防蚊蠅紗窗的網(wǎng)格相仿)；或者根據(jù)具體情況確定合適的網(wǎng)格尺寸，防塵網(wǎng)四周與變頻器柜的結(jié)合處要處理嚴(yán)密。
6.變頻器防潮濕霉變措施
多數(shù)變頻器內(nèi)部的印制板、金屬結(jié)構(gòu)件均未進(jìn)行防潮濕霉變的特殊處理，如果變頻器長期處于潮濕和和含有腐蝕性氣體的工作環(huán)境，變頻器的金屬結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生銹蝕，對于導(dǎo)電銅排在高溫運(yùn)行情況下，更加劇了銹蝕的過程。對于控制板和驅(qū)動電源板上的細(xì)小銅質(zhì)導(dǎo)線，由于銹蝕將造成損壞，因此，對于應(yīng)用于潮濕和含有腐蝕性氣體的場合，必須對變頻器的內(nèi)部設(shè)計有基本要求，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理，對于結(jié)構(gòu)件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。除此之外，還需要采取其它積極、有效、合理的防潮濕、防腐蝕氣體的措施。
變頻器柜可以安裝在單獨(dú)的、密閉的采用空調(diào)的機(jī)房，此方法適用控制設(shè)備較多場合，安裝在機(jī)房的變頻器柜可以采用如上防塵或者一般環(huán)境設(shè)計即可。
采用獨(dú)立進(jìn)風(fēng)口的變頻器柜，其單獨(dú)的進(jìn)風(fēng)口可以設(shè)在變頻器柜的底部，并通過獨(dú)立密閉地風(fēng)管與室外干凈環(huán)境連通，此方法需要在進(jìn)風(fēng)口處安裝防塵網(wǎng)。對于密閉變頻器柜內(nèi)可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性材料，并定期更換。
