變頻器凝露的形成、危害及預防措施

時間：2016-08-02作者：廣州市寶米勒電氣技術有限公司瀏覽：92

隨著我國經濟、社會和科學技術的高速發(fā)展，我國各行各業(yè)廣泛的應用著大量的變頻器。由于應用領域廣泛，加之我國幅員遼闊，勢必有大量的變頻器工作在潮濕的環(huán)境之中，比如安裝在我國潮濕多雨的沿海地區(qū)和南方地區(qū)的變頻器、或安裝在江湖和潮濕山地附近的風電機組變頻器、或工作在河流、湖泊和海邊的變頻器裝置。
    受空氣濕度的影響，一旦工作環(huán)境溫度產生較大變化，就有可能導致變頻器出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，使得其內部功率器件、電路板等部位產生一定量的液態(tài)水，在與變頻器內部積累的灰塵混合后，就會對變頻器的電氣絕緣造成嚴重的影響，嚴重的還會產生通路，導致變頻器出現(xiàn)故障，影響正常的運行。
    舉例而言，液態(tài)水附著于功率器件散熱板之上，會導致IGBT的柵和漏之間形成通路，并嚴重破壞IGBT的柵，導致IGBT失去正常功能；再比如液態(tài)水附著于電路板之上，會導致相應端子出現(xiàn)短路現(xiàn)象，進而造成脈沖混亂，嚴重的還會導致橋間短路等故障現(xiàn)象的出現(xiàn)。

    通過上述介紹，可以發(fā)現(xiàn)凝露現(xiàn)象會嚴重影響和威脅變頻器的正常穩(wěn)定運行，一旦變頻器工作于潮濕的環(huán)境之中，就一定要采取正確的措施來預防和消除凝露現(xiàn)象。



    一、凝露的形成及其對變頻器產生的危害
    自然條件下的空氣，是由少量塵埃、水汽以及絕干空氣所組成?？諝馑軌蛉菁{的水汽與環(huán)境溫度成正比，即環(huán)境溫度越高，空氣就能夠容納多數(shù)量的水汽。而所謂的露點溫度，是指特定濕度空氣出現(xiàn)凝露現(xiàn)象的高溫度。

    在較高溫度下包容在空氣中的水汽，由于溫度的下降，會使得無法繼續(xù)容納于空氣中的水汽，通過液態(tài)水的形式析出。如果濕度較大且溫度相對較高的空氣，碰到溫度相對較低（**該條件下空氣的露點溫度）的變頻器的固態(tài)表面，就會產生凝露現(xiàn)象，進而在變頻器相關部件的表面產生一定量的液態(tài)水。

    當液態(tài)水與變頻器內部的灰塵混合后，會產生相應的導電通道，進而對變頻器的電氣絕緣造成影響，使得本該不導電的區(qū)域轉換為正常導電的區(qū)域。

    舉例來說，一旦混合了灰塵凝露附著于IGBT功率器件的表面，會導致IGBT的柵和漏之間形成通路，嚴重破壞IGBT的柵，導致IGBT失去正常功能；又比如混合了灰塵凝露附著于控制電路板之上，會使得電路板產生原本不存在的導電通道，導致邏輯脈沖出現(xiàn)混亂，進而產生電源短路、電子元器件失效等故障。
    盡管部分電路板進行了相應的涂覆處理，但由于質量和盲點等因素的影響，總會在某些元器件的底部、電路連接處等部分產生凝露現(xiàn)象。



    二、凝露的消除方法
    通過對溫差和濕度等凝露形成條件的破壞，可以起到從根本上消除凝露現(xiàn)象發(fā)生的目的。破壞了任何一個形成條件，變頻器都不會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

    目前，較為通行和常用的凝露消除方法有：溫度控制法和濕度控制法，前者旨在降低相對溫度，而后者旨在降低相對濕度。

    1）溫度控制
    阻止凝露的形成，可以通過破壞溫差這一凝露形成條件來實現(xiàn)。由于變頻器柜體內部相對封閉，若可以讓柜體溫度始終**露點溫度，就不會產生凝露。

    受該思想的影響，現(xiàn)階段主要有兩種溫度控制方案：

    種方案包括通風口和加熱器等。一般情況下通風口都設置了過濾器，不僅能夠杜絕大量灰塵進入變頻器內部，而且還能夠確保IP防護等級。該方案的主要要點在于一旦濕度過大即開始加熱，溫度提升時就加大通風。在濕度過預先設定的數(shù)值時，促發(fā)加熱動作，提高變頻器內部溫度，進而有效控制相對濕度條件，在溫度達到預先設定的閥值之后，起動通風，從而使得變頻器內部進入一定量的外部新風，從而確保變頻器內外始終保持一致的空氣相對濕度，溫度始終保持在正常的范圍之內。一般情況下，當溫度過40℃就起動通風系統(tǒng)，相對濕度過80%就起動加熱器。

    *二種方案的主要思路為：變頻器內部冷卻能力相對可控，確保柜內溫度始終保持在一定的范圍之內，當濕度過閥值，就降低變頻器的散熱能力，通過變頻器所產生的功耗來提高變頻器柜內溫度，從而杜絕凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)；當溫度過閥值，就提高散熱能力，杜絕溫度過高影響變頻器的正常運行。該方案下的變頻器柜體大多采用的是完全密封的形式，有效杜絕了鹽霧、有害氣體和灰塵進入柜體內部，便于變頻器長期、可靠和正常的運行。

    2）濕度控制
    通過減少水汽含量，有效降低空氣相對濕度，從而杜絕凝露現(xiàn)象的產生。主要包括以下三種方案：溫差除濕法、吸附及膜式除濕法和冷凝除濕法。

    溫差除濕法：在變頻器內部安裝有利于凝露的散熱器，從而使得凝露僅形成于該散熱器之上，從而不會在變頻器內部其他部位形成凝露，散熱器上形成的冷凝水通過出口向外排出，以便確保柜內始終保持相對干燥的環(huán)境。

    吸附及膜式除濕法：在變頻器柜內設置相應的吸附材料來起到水汽吸附的目的，確保柜內始終保持相對干燥的環(huán)境；也可以通過膜過濾器的設置，來起到阻隔水汽的目的，只讓干空氣通過過濾器，使變頻器內部只流入相對干燥的空氣。

    冷凝除濕法：在變頻器內部設置溫度低點，使得凝露僅產生于該處，從而有效降低變頻器內部的相對濕度，使得變頻器內部始終保持相對干燥的環(huán)境。



  三、結論
    凝露現(xiàn)象會嚴重影響變頻器的正常運行，以上所提出的幾點預防凝露的措施可以有效降低凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)，減少事故發(fā)生的幾率，確保變頻器可以長期、穩(wěn)定和可靠的運行。


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