变频器基础知识汇编.docx
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变频器基础知识汇编
变频器基础知识------供初学者参考
1、什麽是变频器?
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
2、PWM和PAM的不同点是什麽?
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调值方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什麽不同?
变频器的主电路大体上可分为两类:
电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波石电感。
4、为什麽变频器的电压与电流成比例的改变?
非同步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那麽磁通就过大,磁回路饱和,严重时将烧毁电机。
因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。
这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器。
5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对於变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那麽电流是否增加?
频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
6、采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样?
采用变频器运转,随著电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。
用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。
采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。
起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对於带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。
7、V/f模式是什麽意思?
频率下降时电压V也成比例下降,这个问题已在回答4说明。
V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的,通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性,可以用开关或标度盘进行选择。
8、按比例地改V和f时,电机的转矩如何变化?
频率下降时完全成比例地降低电压,那麽由於交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。
因此,在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。
可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。
9、在说明书上写著变速范围60~6Hz,即10:
1,那麽在6Hz以下就没有输出功率吗?
在6Hz以下仍可输出功率,但根据电机温升和起动转矩的大小等条件,最低使用频率取6Hz左右,此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。
变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz.
10、对於一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定,是否可以?
通常情况下时不可以的。
在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变,大体为恒功率特性,在高速下要求相同转矩时,必须注意电机与变频器容量的选择。
11、所谓开环是什麽意思?
给所使用的电机装置设速度检出器(PG),将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“闭环”,不用PG运转的就叫作“开环”。
通用变频器多为开环方式,也有的机种利用选件可进行PG反馈。
12、实际转速对於给定速度有偏差时如何办?
开环时,变频器即使输出给定频率,电机在带负载运行时,电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。
对於要求调速精度比较高,即使负载变动也要求在近於给定速度下运转的场合,可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。
13、如果用带有PG的电机,进行反馈後速度精度能提高吗?
具有PG反馈功能的变频器,精度有提高。
但速度精度的植取决於PG本身的精度和变频器输出频率的解析度。
14、失速防止功能是什麽意思?
如果给定的加速时间过短,变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化,变频器将因流过过电流而跳闸,运转停止,这就叫作失速。
为了防止失速使电机继续运转,就要检出电流的大小进行频率控制。
当加速电流过大时适当放慢加速速率。
减速时也是如此。
两者结合起来就是失速功能。
15、 有加速时间与减速时间可以分别给定的机种,和加减速时间共同给定的机种,这有什麽意义?
加减速可以分别给定的机种,对於短时间加速、缓慢减速场合,或者对於小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的,但对於风机传动等场合,加减速时间都较长,加速时间和减速时间可以共同给定。
16、 什麽是再生制动?
电动机在运转中如果降低指令频率,则电动机变为非同步发电机状态运行,作为制动器而工作,这就叫作再生(电气)制动。
17 、是否能得到更大的制动力?
从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,由於电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。
如采用选用件制动单元,可以达到50%~100%。
18 、转矩提升问题
自控系统的设定信号可通过变频器灵活自如地指挥频率变化,控制工艺指标,如在烟草行业的糖料、香料工序,可由皮带称的流量信号来控制变频器频率,使泵的转速随流量信号自动变化,调节加料量,均匀地加入香精、糖料。
也可利用生产线起停信号通过正、反端子控制变频器的起、停及正、反转,成为自动流水线的一部分。
此外在流水生产线上,当前方设备有故障时後方设备应自动停机。
变频器的紧急停止端可以实现这一功能。
在SANKEN、MF、FUT和FVT系列变频器中可以预先设定三四个甚至多达七个频率,在有些设备上可据此设置自动生产流程。
设定好工作频率及时间後,变频器可使电机按顺序在不同的时间以不同的转速运行,形成一个自动的生产流程
一般变频器常见故障及处理
交流调速系统,主要指电子式电力变换器对交流电动机的变频调速系统。
变频调速系统以其优越于直流传动的特点,在很多场合中都被作为首选的传动方案,现代变频调速基本都采用16位或32位单片机作为控制核心,从而实现全数字化控制,调速性能与直流调速基本相近,但使用变频器时,其维护工作要比直流复杂,一旦发生故障,企业的普通电气人员就很难处理,这里就变频器常见的故障分析一下故障产生的原因及处理方法。
一、参数设置类故障常用变频器在使用中,是否能满足传动系统的要求,变频器的参数设置非常重要,如果参数设置不正确,会导致变频器不能正常工作。
1、参数设置常用变频器,一般出厂时,厂家对每一个参数都有一个默认值,这些参数叫工厂值。
在这些参数值的情况下,用户能以面板操作方式正常运行的,但以面板操作并不满足大多数传动系统的要求。
所以,用户在正确使用变频器之前,要对变频器参数时从以下几个方面进行:
(1)确认电机参数,变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到。
(2)变频器采取的控制方式,即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。
采取控制方式后,一般要根据控制精度,需要进行静态或动态辨识。
(3)设定变频器的启动方式,一般变频器在出厂时设定从面板启动,用户可以根据实际情况选择启动方式,可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。
(4)给定信号的选择,一般变频器的频率给定也可以有多种方式,面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定,当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。
正确设置以上参数之后,变频器基本上能正常工作,如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。
2、参数设置类故障的处理一旦发生了参数设置类故障后,变频器都不能正常运行,一般可根据说明书进行修改参数。
如果以上不行,最好是能够把所有参数恢复出厂值,然后按上述步骤重新设置,对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。
二、过压类故障
变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。
正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值。
若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。
在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上至760V左右时,变频器过电压保护动作。
因此,变频器来说,都有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围时很可能损坏变频器,常见的过电压有两类。
1、输入交流电源过压这种情况是指输入电压超过正常范围,一般发生在节假日负载较轻,电压升高或降低而线路出现故障,此时最好断开电源,检查、处理。
2、发电类过电压这种情况出现的概率较高,主要是电机的同步转速比实际转速还高,使电动机处于发电状态,而变频器又没有安装制动单元,有两起情况可以引起这一故障。
(1)当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设的比较小,在减速过程中,变频器输出的速度比较快,而负载靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量回馈单元,因而变频器支流直流回路电压升高,超出保护值,出现故障,而纸机中经常发生在干燥部分,处理这种故障可以增加再生制动单元,或者修改变频器参数,把变频器减速时间设的长一些。
增加再生制动单元功能包括能量消耗型,并联直流母线吸收型、能量回馈型。
能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。
并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统,这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态,产生再生能量,这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。
能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。
(2)多个电动施动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。
以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起故障。
在纸机经常发生在榨部及网部,处理时需加负荷分配控制。
可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。
三、过流故障过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。
其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均,输出短路等原因引起的。
这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。
如果断开负载变频器还是过流故障,说明变频器逆变电路已环,需要更换变频器。
四、过载故障
过载故障包括变频过载和电机器过载。
其可能是加速时间太短,直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。
一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。
负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载,也可能是由于机械润滑不好引起。
如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。
五、其他故障
1、欠压:
说明变频器电源输入部分有问题,需检查后才可以运行。
2、温度过高:
如电动机有温度检测装置,检查电动机的散热情况;变频器温度过高,检查变频器的通风情况。
3、其他情况:
如硬件故障,通讯故障等,可以同供应商联系。
变频器维修与应用
最近维修一台三菱A540-55K变频器,是一位维修新手维修不好才拿到我们这里来,这台机本来是坏了一个模块,换好模块后,这位新手想测量驱动是否正常,把模块触发线拨掉,结果一通电就跳闸,检查后发现又烧掉一个模块!
他想很久都弄不明白为什么会这样!
原来IGBT模块的触发端在触发线拨掉后有可能留有小量电压,此时模块处于半导通状态,一通电就因短路而烧坏,GTR模块没有这特性,才可这样测试!
我们维修不少三菱A240-22K变频器,都是坏模块!
原因是保养不好,如散热器尘多堵塞、电路板太脏、散热硅脂失效等,这变频器的输出模块(PM100CSM120)是一体化模块,就是坏一路也要整个换掉,维修价格高!
好的模块也难找!
如果你的变频器还没坏,则要多加小心保养!
特别是这几天天气炎热!
最近维修一台安川616G5-55KW变频器,损坏严重,其原来是有一个快熔断了(三相各有一个快熔),电工可能是没有经验,没有检查模块是否有问题,又一时找不到快熔,就用一条铜线代替,开机后发出一声巨响,两个模块炸裂,吸收回路坏,推动板也无法维修,换新板,造成重大损失!
按我们经验,如果快熔断则模块大多有问题,但模块坏快熔不一定断!
铜线代替快熔的做法我们已见过不少次!
我们发现经常有人在把三菱A240-5.5KW变频器换成A540-5.5KW时把A540-5.5KW“N”线接地!
一送电变频器就发出巨响!
变频器损坏严重!
一方面是A540-5.5KW的“N”线与A240-5.5KW变频器的地线的位置相似!
有的电工没看清楚就把地线接上去;有的电工则误认为“N”线就是地线!
请三菱变频器用户小心接线!
(广州通达变频器元配件及维修中心http:
//LCF020-88281886.中文网址“广州通达变频器”)
很多人打来电话问到外观一样的模块怎样测出其电流的大小,其实很简单,只要用电容表,测出模块G-E或C-E结的电容量,电流大的电容量也大!
注意要在同类型的模块中比较!
有一位电工打来电话,说他在给变频器试机时发现变频器输出电压有1000多伏(输入380V),问是否是变频器故障?
是否会烧电机?
他还不明白变频器只会降压,不会升压!
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原来他是用数字万用表测量,由于变频器输出电压是高频载波,普通没防干扰的数字表在这里测量是很不准!
有此粗心的电工在给三菱A540变频器的辅助电源(R1、T1)接线时没有拿掉短接片,结果在把变频器烧掉后还弄不明白其道理,原来当短接片没拿掉时,变频器内部R与R1、T与T1是已连在一起,电工以为从R、T引来两条线没有分别,结果把R接到S1、T接到R1,造成相间短路,由于R与R1、T与T1的连线是通过电源板的中间层,结果把电源板烧掉,爆开成两层!
一般情况下没必要接辅助电源(R1、T1)!
有的维修新手在维修变频器时不懂利用假负载,一当驱动有故障,烧掉模块后就说模块质量不好!
假负载就是用一个几百欧的电阻(电灯炮也可以),串在主回路上,如有快熔就把它拿掉,装上电阻;没有快熔则可在主回上任何地方断开,串上这电阻!
这个电阻起到限流作用,当模块有短路时也不会把模块烧掉,等开机后测量变频器输出正常,才把这假负载撤掉!
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很多工厂供电是发电机发电,当发电机有故障时,输出高压电常把变频器及电子仪器烧坏!
这种情况是我们经常见过的,去年深圳就有一家拉丝厂一次就坏了二十几台30KW变频器,停产十几天,造成重大损失,工厂在发电机搞了很多保护方法可效果不太明显!
后来我们想了一个被动的保护方法,就是在变频器或仪器的输入端的空气开关上加了压敏电阻(380V用821K,220V471K),这样当有高压电时压敏就会短路,空气开关跳闸,保护了变频器,变频器故障率大大减小,压敏电阻很便宜,这个方法可说是花小钱办大事!
并联(三相是三角接法)的压敏电阻瓦数大小没有严格要求,输入电流大的则选取的压敏电阻相对大一点(或几个并联)!
当压敏电阻发生作用时它是完全短路!
这时也要求你的空气开关质量好,反应快!
保护电流也不要太大!
接的地方当然是空气开关的输出端!
今天有的朋友打来电话,说到压敏电阻问题,他问到有的变频器里面输入端也有压敏电阻,也应该有保作用!
但根据我们修过的变频器的实际情况来看,轻伤的就只烧断电路板的铜线,重伤的就烧坏整流模块,开关电源,CPU板,电容,造成重伤的原因可能是当压敏电阻短路爆炸时它的金属碎片到处飞;爆炸时发出强大的静电及电磁波(很象雷击);烧断电路板的铜线使空气开关不动作。
所以在变频器外面另加压敏电阻情况就好很多!
顺德一家针织厂的一个电工被老板加奖2000元,原因就是受到我们的启示,用压敏电阻保住很多变频器及针织机械的电子板!
可见效果是明显的!
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有的人买模块时要求型号一字不差!
其实完全没必要这样,如模块7MBR25NF-120与7MBR25NE-120的参数是一样的,前者只多了四个定位脚!
由于IGBT模块的驱动是电压控制,有更好的互换性,只要耐压、电流参数一样,不同型号的IGBT模块很多是可互换!
有的安装尺寸不同的还可另钻孔!
GTR模块则还需要考虑其放大倍数,互换性差一点!
我们维修变频器那么便宜就是充分利用模块的互换性,避开用市场上热销的模块,不然模块价格高或难找到!
怎样选购模块:
维修变频器,判定模块的质量也是关键!
首先你要看模块是否被拆开过(看外观痕迹),现在有很多模块是维修过的,参数正常但质量很差!
耐压值是最重要的参数,可用耐压表测量,输入380V的变频器的输出模块耐压值要大于1000V,220V则要600V!
电流则可用电容表来比较判定大小!
IGBT模块还可以用指针式万用表10K档检测其是否能动作,用指针(黑—红)去触发模块的G—E,可使模块C—E导通,当G—E短接时则C—E关闭!
这方法是最简单最基本的测量方法,是维修新手可以做到的,专业的可不是这样测量!
(广州通达变频器元配件及维修中心http:
//LCF020-88281886)
不少人维修变频器更换的模块没几天又坏掉,弄不清原因就拿到我们这里来,原来是有的螺丝没拧紧!
看起来好象是小事,但对变频器却是致命的!
我们发现,有很多变频器当装在有震动的设备上(如工业洗衣机、机床等)运行一段时间后,其主回路的连接螺丝和模块的紧固螺丝容易松动,此时最先损坏一般是模块,如果换了模块后没有紧固其它螺丝,则模块很快坏掉,就埋怨模块质量不好!
也特别强调不要把变频器装在有震动的设备上,不然多好的变频器可能很快就坏了!
我们经常看到有的维修高手过于自信,维修变频器不用假负载,觉得太麻烦,结果还是有烧模块的可能!
如果用假负载,几乎可做到万无一失!
除非你买的是假模块!
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很多人搞不清富士G9-5.5KW变频器整流模块CVM40CD120的结构,在这里简单说一下:
整流部分:
R、S、T、A(+)、N-(-)
充电可控硅:
A、P1、Gth(触发)
制动管:
DB、N-、G7(触发);DB、B+是其续流二极管
电源开关管:
D8、S8、G8
热敏电阻:
Th1、Th2
山肯MF系列有一个通病,就是有时会显示“Erc”故障,这时可进行下列操作:
打开参数90,写入“7831”,这时变频器显示“PASS”,写入“变频器容量数”,再把参数恢复出厂值(参数36=1)!
变频器容量数:
2.2KW-233.7KW-247.5KW-26
15KW-2822KW-3030KW-31
45KW-3375KW-35110KW-37
其它功率类推!
有的人为了提高电机的转矩,常把变频器的转矩提升参数(或最低输出电压)调到很高!
这样变频器的启动电流会很大,经常跳“过流”,也容易损坏模块!
转矩提升应适当,可慢慢调上去并观察电流大小,负载大的最好用“矢量控制”,这时变频器能自动地输出最大转矩,变频器要进行“调谐(自学习)”,但真正有此功能的变频器并不多!
更不能调低基本频率,国内电机设计基本频率是50HZ,当变频器的基本频率调小后,虽然可提高转矩,但电流急升,对变频器及电机都会造成伤害!
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有的人没有给变频器的电源输入端安装空气开关,一当模块损坏,则电路板烧毁严重!
甚至无法维修!
特别是变频器里面不带熔断器的几个品牌更是这样!
熔断器的电流也不能选太大!
质量要好一点!
富士G9变频器3.7KW-7.5KW有一个共同的问题:
其散热风扇功率大,转速高,当在尘多的工作环境中寿命会比较短!
当风扇坏了以后变频器也不会马上跳“过热”保护(可能是保护温度值设置太高),这时整个变频器的内部温度很高,使到驱动电路及电源电路的小电容容易老化,通常是开关电源最先停止工作!
变频器没有显示!
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这时候应把风扇及电源电路的二个小电容换掉就可以使变频器恢复正常!
最好也把驱动电路的电容也换掉!
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由于变频器是相对比较贵重的设备,不同牌子的价格差别又大,故障率又高,所以有的人在选购变频器时大伤脑筋!
我们认为,当变频器是否正常运行对你的生产影响很大;当你的配套设备是卖到很远的地方;当你不想经常给机修工找麻烦!
你还是用性能好的、价格高的名牌变频器!
但也并非所有名牌都适合你使用!
有的名牌变频器很娇气(怕湿、怕尘),要有好的环境才有好的质量!
如果你的电机运行比较平稳,不用急停车,负载轻,电源电压稳定,变频器工作环境好,有故障也不影响生产,两年内坏包换新机,维修服务部又近,为了节省开支,你不妨考虑买一台价格比较低,名气过得去的变频器!
有的人在调试变频器时没有顾及变频器的“感受”!
只根据生产需要把加减速时间调至1秒以下,变频器经常坏,当加速太快时,电机电流大,性能好的变频器会自动限制输出电流,延长加速时间,性能差的变频器会因为电流大而减小寿命!
加速时间最好不少于2秒。
当减速太快时,变频器在停车时会受电机反电动势冲击,模块也容易损坏!
电机要急停的最好用上刹车单元,不然就延长减速时间或采用自由停车方式,特别是惯性非常大的大风机,减速时间一般要几分钟!
最近有两个工厂各坏一台75KW变频器,都是坏一个模块,可有一台模块的价格只有1300元(整台机共6个模块),可另一台的模块报价是23000元(一体化模块),所以购买变频器时你必须考虑以后维修的问题!
经常发现有的人买模块回去自己修变频器时没有在模块底面涂上散热硅胶,这样模块的热量不能很好传给散热器,会因温度太高而烧毁!
更不能涂麦乳胶(有的人是这样做),其作用相反!
不少人维修变频器更换的模块没几天又坏掉,弄不清原因就拿到我们这里来,原来是有的螺丝没拧紧!
看起来好象是小事,但对变频器却是致命的!
我们发现,有很多变频器当装在有震动的设备上(如工业洗衣机、机床等)运行一段时间后,其主回路的连接螺丝和模块的紧固螺丝容易松动,此时最先损坏一般是模块,如果换了模块后没有紧固其它螺丝,则模块很快坏掉,就埋怨模块质量不好!
也特别强调不要把变频器装在有震动的设备上,不然多好的变频器可能很快就坏了!
有的人为了提高电机的转矩,常把变频器的转矩提升参数(或最低输出电压)调到很高!
这样变频器的启动电流会很大,经常跳“过流”,也容易损坏模块!
转矩提升应适当,可慢慢调上去并观察电流大小,负载大的最好用“矢量控制”,这时变频器能自动地输出最大转矩,变频器要进行“调谐(自学习)”,但真正有此功能的变频器并不多!
更不能调低基本频率,国内电机设计基本频率是50HZ,当变频器的基本频率调小后,虽然可提高转矩,但电流急升,对变频器及电机都会造成伤害!
我们的模块在卖出前是经严格测试!
始终有一些不讲信用的人在把模块损坏后才要求退货,这是我们不能接受的!
我们的退货条件是要求在装机前且在一个月之内!
如果卖出的模块要我们保用,则要把变频器送给我们维修并收取合理的人工费!
如果你的车间同一个角落有很多变频器;如果你是啤酒厂、饮料厂(环境潮湿);如果你是化工厂、陶瓷厂(尘多);如果你是锅炉车间(温度高),你最好能把变频器安装在有空调的房间里,可以收到意想不到的效果,可大大降低变频器的故障率!
大大延长变频器的寿命!
我们在维修大量变频器后发现变频器一个共同的特点,就是如果变频器的开关电源供电不是直接从主回路的滤波电容供给,而是从输入端就与主回路分开独立供给,如果电源是380V的则最好变压成220V(整流)再供给开关电源,虽然这样变频器会复杂点,但其故障率会大大降低!
因为很大部分