變頻器過流與過載的原因分析

1、ttK變頻器過流與過載的原因分析1過電流跳閘和過載跳閘的區(qū)別過載也一定過電流，變頻器為什么要把過電流和過載分開呢？主要有2個(gè)區(qū)別：(1) 保護(hù)對象不同過電流主要用于保護(hù)變頻器，而過載主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樽冾l器的容量有時(shí)需要比電動(dòng)機(jī)的容量加大一檔甚或兩檔，在這種情況下，電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，變頻器不一定過電流。過載保護(hù)由變頻器內(nèi)部的電子熱保護(hù)功能進(jìn)行，在預(yù)置電子熱保護(hù)功能時(shí)， 應(yīng)該準(zhǔn)確地預(yù)置 電流取用比即電動(dòng)機(jī)額定電流和變頻器額定電流之比的百分?jǐn)?shù)：IM%=IMN*1OO%I/IM式中，IM %電流取用比；IMN 電動(dòng)機(jī)的額定電流，A ;IN 變頻器的額定電流，A。(2) 電流的變化率不同過載保護(hù)發(fā)生

2、在生產(chǎn)機(jī)械的工作過程中，電流的變化率di/dt通常較?。怀诉^載以外的其他過電流，常常帶有突發(fā)性，電流的變化率di/dt往往較大。(3) 過載保護(hù)具有反時(shí)限特性過載保護(hù)主要是防止電動(dòng)機(jī)過熱，故具有類似于熱繼電器的反時(shí)限”特點(diǎn)。就是說，如果與額定電流相比，超過得不多，則允許運(yùn)行的時(shí)間可以長一些，但如果超過得較多的話，允許運(yùn)行的時(shí)間將縮短，如圖 1所示。50%的情況下，頻率越低則允許此外，由于在頻率下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的散熱狀況變差。所以，在同樣過載 運(yùn)行的時(shí)間越短。2過電流跳閘及原因分析變頻器的過電流跳閘又分短路故障、運(yùn)行過程中跳閘和升、降速過程中跳閘等情況，分述如下圖1 過載保的反時(shí)限”特性2.1短

3、路故障短路故障是最危險(xiǎn)的故障之一，應(yīng)注意觀察和分析，如圖2所示。K S1! V 1?嚳4曾LhJ0圖 2 變頻器輸出側(cè)短路(1) 故障特點(diǎn)a) 第一次跳閘有可能在運(yùn)行過程中發(fā)生，但如復(fù)位后再起動(dòng)，則往往一升速就跳閘。b) 具有很大的沖擊電流，但大多數(shù)變頻器已經(jīng)能夠進(jìn)行保護(hù)跳閘，而不會(huì)損壞。由于保護(hù)跳閘十分迅 速，難以觀察其電流的大小。(2) 判斷與處理第一步，首先要判斷是否短路。為了便于判斷，在復(fù)位后再起動(dòng)前，應(yīng)在輸入側(cè)接入一個(gè)電壓表，如圖2 所示。重新啟動(dòng)時(shí)，電位器從零開始緩慢旋動(dòng)，同時(shí)，注意觀察電壓表。如果變頻器的輸出頻率剛上升就 立即跳閘，且電壓表的指針有瞬間回 “0”的跡象，則說明變頻

4、器的輸出端已經(jīng)短路或接地。第二步，要判斷是在變頻器內(nèi)部短路，還是在外部短路。這時(shí)，應(yīng)將變頻器輸出端的接線脫開，再旋動(dòng)電位器，使頻率上升，如仍跳閘，說明變頻器內(nèi)部短路;如不再跳閘，則說明是變頻器外部短路，應(yīng)檢查從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路，以及電動(dòng)機(jī)本身。2.2 輕載過電流負(fù)載很輕，卻又過電流跳閘，這是變頻調(diào)速所特有的現(xiàn)象。(1) 變頻調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題在 V/F 控制模式下， 存在著一個(gè)十分突出的問題 :就是在運(yùn)行過程中， 電動(dòng)機(jī)磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 其基本 原因在于 :低頻運(yùn)行(fX下降)時(shí)，由于電壓UX的下降，電阻壓降I1r1所占比例增加，而反電動(dòng)勢 E1所占的比例減 小，比值E /f和磁通也

5、隨之減小。為了能帶動(dòng)較重的負(fù)載，常常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償 (即提高U /f比，也叫轉(zhuǎn) 矩提升 ) 。而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電阻壓降 I1r1和反電動(dòng)勢E1所占的比例、比值E /f和磁通量等也都隨之變化。結(jié)果是 ： 導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度也在隨負(fù)載的輕重而變化。在進(jìn)行變頻器的功能預(yù)置時(shí)，通常是以重載時(shí)也能帶得動(dòng)負(fù)載作為依據(jù)來設(shè)定U/f比的。顯然，重載時(shí)電流11和電阻壓降A(chǔ)U r都大，需要的補(bǔ)償量也大。但這樣一來，在負(fù)載較輕， 11和電AUr都較小時(shí)，必 將引起 “補(bǔ)償過分 ”，導(dǎo)致磁路飽和。(2) 磁路飽和的后果當(dāng)磁路飽和時(shí)，磁通和勵(lì)磁電流的波形如圖3所示：(叮磁佬曲堆00 EE通灌線慰期晅浹圖3磁路在

6、飽和區(qū)工作時(shí)的勵(lì)磁電流圖3(a)是電動(dòng)機(jī)磁路的磁化曲線 周3(b)是磁通的波形，由于磁路飽和的原因，磁通波形的上面被 削平”了, 變成了平頂波；圖3(c)是勵(lì)磁電流的波形，其橫坐標(biāo)是勵(lì)磁電流i0，與磁化曲線圖3(a)的橫坐標(biāo)對應(yīng)?？v坐標(biāo)是時(shí)間t，它和磁通曲線的橫坐標(biāo)相對應(yīng)。因此，它是由圖3(a)和圖3(b)綜合作出的。由圖 3可以看出,勵(lì)磁電流i0的波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，是一個(gè)峰值很高的尖峰波。磁路越飽和，勵(lì)磁電流的畸變越嚴(yán)重，峰 值也越大。由于尖峰波的電流變化率 di/dt很大，但電流的有效值不一定很大。結(jié)果是：往往在負(fù)載很輕時(shí)發(fā)生過電流跳閘。這種由電動(dòng)機(jī)磁路飽和引起的過電流跳閘，主要發(fā)生在低

7、頻、輕載的情況下。常見的例子如：a) 負(fù)載在運(yùn)行過程中，阻轉(zhuǎn)矩的變化較大。例如，某廠的車床采用變頻調(diào)速，所購變頻器無矢量控制功能。為了能在低速時(shí)進(jìn)行切削，將U/f比預(yù)置得較大，但一退刀就跳閘。解決方法：反復(fù)調(diào)整U /f比，使之既能在低速時(shí)進(jìn)行切削，退刀時(shí)又不跳閘。b) 變頻器用于風(fēng)機(jī)或水泵，但U /f比卻預(yù)置得較大。例如，某廠有一臺(tái)變頻器，原來用在傳輸帶上，運(yùn)行情況一直很好。后改接到風(fēng)機(jī)上，起動(dòng)時(shí)，頻率剛上升到10 Hz左右就因過流”而跳閘了。這是因?yàn)椋瑐鬏攷呛戕D(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)變頻器用到傳輸帶上時(shí)，其U/f比必預(yù)置得較大。而風(fēng)機(jī)是二次方律負(fù)載，低速時(shí)負(fù)荷級輕，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流嚴(yán)重

8、畸變，峰值很大，使變頻器跳閘。解決方法：將U / f比預(yù)置為最小檔后就不再跳閘了。2.3重載過電流(1)故障現(xiàn)象有些生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行過程中負(fù)荷突然加重，甚至卡住”，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速因帶不動(dòng)而大幅下降，電流急劇增加，過載保護(hù)來不及動(dòng)作，導(dǎo)致過電流跳閘。（2）解決方法a）首先了解機(jī)械本身是否有故障，如果有故障，則修理機(jī)器。b）如果這種過載屬于生產(chǎn)過程中經(jīng)?？赡軐绗F(xiàn)的現(xiàn)象，則首先考慮能否加大電動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間的傳動(dòng)比？適當(dāng)加大傳動(dòng)比，可減輕電動(dòng)機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)矩，避免岀現(xiàn)帶不動(dòng)的情況。但這時(shí)，電動(dòng)機(jī)在最高速時(shí)的工作頻率必將超過額定頻率，其帶負(fù)載能力也會(huì)有所減小。因此，傳動(dòng)比不宜加大得過多。同時(shí)還應(yīng)注意：應(yīng)根據(jù)計(jì)

9、算結(jié)果重新預(yù)置變頻器的最高頻率”。如無法加大傳動(dòng)比，則只有考慮增大電動(dòng)機(jī)和變頻器的容量了。例如，某廠的注塑機(jī)在運(yùn)行過程中，每遇噴塑”時(shí)，常常因過電流跳閘，據(jù)觀察，有時(shí)是電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)后跳閘。解決方法：將電動(dòng)機(jī)軸上的皮帶輪御下，略車小一點(diǎn)（如皮帶變松，則將電動(dòng)機(jī)底座適當(dāng)后移），就不再過電流跳閘了。2.4升速或降速中過電流這是由于升速或降速過快引起的，可采取的措施有如下。（1）延長升（降）速時(shí)間首先了解根據(jù)生產(chǎn)工藝要求是否允許延長升速或降速時(shí)間，如允許，則可延長升（降）速時(shí)間。（2）準(zhǔn)確預(yù)置升（降）速自處理（防失速）功能變頻器對于升、降速過程中的過電流， 設(shè)置了自處理（防失速）功能。當(dāng)升（降）電流超過

10、預(yù)置的上限電流I set時(shí)，將暫停升（降）速，待電流降至設(shè)定值I set以下時(shí)，再繼續(xù)升（降）速，如圖4所示。5）升遽直處理圖4升（降）速自處理功能但多數(shù)變頻器的降速自處理功能只考慮直流電壓，而無降速電流過大的自處理功能， 需要注意閱讀說明書。(3 )其他措施如果采用了自處理功能后，因延長了升、降速時(shí)間而不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求，則a) 考慮適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減小拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪力矩，使電動(dòng)機(jī)容易啟動(dòng)及升速b) 如果不能加大傳動(dòng)比，則只能考慮加大變頻器的容量了。綜上所述，過電流跳閘的判斷流程如圖5所示。特;u/ttt圖5 過電流跳閘的判斷流程3過載跳閘及原因分析電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流超過了額定

11、值，稱為過載。過載的基本反映是：電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流。3.1過載的主要原因(1)機(jī)械負(fù)荷過重 負(fù)荷過重的主要特征是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，并可從顯示屏上讀取運(yùn)行電流來發(fā)現(xiàn)。(2) 三相電壓不平衡 引起某相的運(yùn)行電流過大，導(dǎo)致過載跳閘，其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不均衡，從顯示屏 上讀取運(yùn)行電流時(shí)不一定能發(fā)現(xiàn) (因顯示屏只顯示一相電流 )。(3) 誤動(dòng)作 變頻器內(nèi)部的電流檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電流信號(hào)偏大，導(dǎo)致跳閘。3.2 檢查方法(1) 檢查電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱 如果電動(dòng)機(jī)的溫升不高， 則首先應(yīng)檢查變頻器的電子熱保護(hù)功能預(yù)置得是否合 理，如變頻器尚有余量，則應(yīng)放寬電子熱保

12、護(hù)功能的預(yù)置值 ;如變頻器的允許電流已經(jīng)沒有余量，不能再放 寬，且根據(jù)生產(chǎn)工藝，所出現(xiàn)的過載屬于正常過載，則說明變頻器的選擇不當(dāng)，應(yīng)加大變頻器的容量，更 換變頻器。這是因?yàn)?，電?dòng)機(jī)在拖動(dòng)變動(dòng)負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載時(shí)，只要溫升不超過額定值，是允許短時(shí)間 ( 幾分 鐘，甚或幾十分鐘 )過載的，而變頻器則不允許。 如果電動(dòng)機(jī)的溫升過高，而所出現(xiàn)的過載又屬于正常過載，則說明是電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷過重。這時(shí)，首先應(yīng)考 慮能否適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷。如能夠加大，則加大傳動(dòng)比。如果傳動(dòng)比無法加大， 則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量。(2) 檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡 如果電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓不平衡， 則應(yīng)再檢查變頻器輸

13、出端的三相 電壓是否平衡，如也不平衡，則問題在變頻器內(nèi)部，應(yīng)檢查變頻器的逆變模塊及其驅(qū)動(dòng)電路 ; 如變頻器輸出端的電壓平衡，則問題在從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路上，應(yīng)檢查所有接線端的螺釘是否都 已擰緊，如果在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間有接觸器或其他電器，則還應(yīng)檢查有關(guān)電器的接線端是否都已擰緊， 以及觸點(diǎn)的接觸狀況是否良好等。如果電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓平衡，則應(yīng)了解跳閘時(shí)的工作頻率 :如工作頻率較低，又未用矢量控制 (或無矢量控制)，則首先降低U /f比，如降低后仍能帶動(dòng)負(fù)載，則說 明原來預(yù)置的U /f比過高，勵(lì)磁電流的峰值偏大，可通過降低U /f比來減小電流 如果降低后帶不動(dòng)負(fù)載 了，則應(yīng)考慮加大變頻器的容量 ;如果變頻器具有矢量控制功能