任務5.4 變頻器系統(tǒng)的常見故障講解

任務5.4變頻器系統(tǒng)的常見故障與處理5.4.1變頻器過電流故障分析及處理5.4.2變頻器過載故障分析及處理5.4.3變頻器過欠電壓故障分析及處理1．短路故障變頻調速系統(tǒng)的短路故障是最具有危險性的故障，在處理短路故障時應注意觀察和分析。變頻器過流保護動作可能在運行過程中發(fā)生，但如復位后再啟動變頻器時其無時限過電流保護迅速動作，由于保護動作十分迅速，就難以觀察其電流的大小。如果斷開負載變頻器還是過電流故障，說明變頻器內部故障應首先檢查逆變模塊，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因為IPM模塊內含有過壓、過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經模塊控制的輸出引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信號后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信號顯示在面板上。如果斷開負載變頻器運行正常，說明變頻器的輸出側短路，故障可能是變頻器輸出端到電機之間的連接電纜發(fā)生相互短路，或電機內部發(fā)生短路、接地（電機燒毀、絕緣老化、電纜破損而引起的接觸、接地等）。5.4.1變頻器過電流故障分析及處理1．短路故障變頻調速系統(tǒng)的短路故障是最具有危險性的故障，在處理短路故障時應注意觀察和分析。變頻器過流保護動作可能在運行過程中發(fā)生，但如復位后再啟動變頻器時其無時限過電流保護迅速動作，由于保護動作十分迅速，就難以觀察其電流的大小。如果斷開負載變頻器還是過電流故障，說明變頻器內部故障應首先檢查逆變模塊，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因為IPM模塊內含有過壓、過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經模塊控制的輸出引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信號后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信號顯示在面板上。如果斷開負載變頻器運行正常，說明變頻器的輸出側短路，故障可能是變頻器輸出端到電機之間的連接電纜發(fā)生相互短路，或電機內部發(fā)生短路、接地（電機燒毀、絕緣老化、電纜破損而引起的接觸、接地等）。5.4.1變頻器過電流故障分析及處理1．短路故障變頻調速系統(tǒng)的短路故障是最具有危險性的故障，在處理短路故障時應注意觀察和分析。變頻器過流保護動作可能在運行過程中發(fā)生，但如復位后再啟動變頻器時其無時限過電流保護迅速動作，由于保護動作十分迅速，就難以觀察其電流的大小。如果斷開負載變頻器還是過電流故障，說明變頻器內部故障應首先檢查逆變模塊，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因為IPM模塊內含有過壓、過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經模塊控制的輸出引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信號后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信號顯示在面板上。如果斷開負載變頻器運行正常，說明變頻器的輸出側短路，故障可能是變頻器輸出端到電機之間的連接電纜發(fā)生相互短路，或電機內部發(fā)生短路、接地（電機燒毀、絕緣老化、電纜破損而引起的接觸、接地等）。5.4.1變頻器過電流故障分析及處理2．輕載過電流負載很輕，卻又過電流跳閘，這是變頻調速所特有的現(xiàn)象。在U/F控制模式下，存在著一個十分突出的問題，就是在運行過程中，電機磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定。造成電機磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定的原因有：（1）低頻運行時，由于電壓Ux的下降，電阻壓降所占比例增加，而反電動勢E1所占比例減小，比值E/f和磁通也隨之減少。為了能帶動較重的負載，常需要進行轉矩補償（即提高U/f比，也叫轉矩提升）。而當負載變化時，電阻壓降和反電動勢E1所占的比例、比值E/f和磁通量等也隨之變化，導致電機磁路的飽和程度也隨著負載的輕重而變化。（2）在進行變頻器的功能預置時，通常是以重載時能帶動的負載作為依據(jù)來設定U/f比的。顯然，重載時電流I1和電阻壓降△Ur都大,需要的補償量也大。但這樣一來，在負載較輕，I1和△Ur都較小時，必將引起“過補償”，導致磁通飽和。5.4.1變頻器過電流故障分析及處理3．重載過電流重載過電流故障現(xiàn)象表現(xiàn)在有些生產機械在運行中負荷突然加重，甚至“卡住”，電機的轉速因負載加重而大幅下降，電流急劇增加，過載保護來不及動作，導致過電流跳閘。重載過電流的故障解決方法有：（1）電機遇到沖擊負載或者傳動機構出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象，引起電機電流的突然增加，首先要了解機械本身是否有故障，如果有故障，則處理機械部分的故障。對于負載發(fā)生突變、負載分配不均的情況，一般可延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件進行負荷分配設計來處理。（2）如果這種過載屬于生產過程中經常可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，則首先考慮能否加大電機和負載之間的傳動比，適當加大傳動比，可減輕電機軸上的阻轉矩，避免出現(xiàn)帶不動的情況。但這時，電機在最高速的工作頻率必將超過額定頻率，其帶負載能力也會有所減小。因此，傳動比不宜加大的過多。同時還應根據(jù)計算結果重新預置變頻器的“最高頻率”。若無法加大傳動比，則只有考慮增大電機和變頻器的容量了。5.4.1變頻器過電流故障分析及處理4．升降速中的過電流對于升降速過電流可采取的措施如下。（1）若為升速時間設的太短，首先應了解根據(jù)生產工藝要求是否允許延長升速時間，如允許，則可延長升速時間。（2）若為減速時間設的太短，首先應了解根據(jù)生產工藝要求是否允許延長減速時間，如允許，則可延長減速時間。（3）若為轉矩補償（U/f比）設定太大，引起低頻時空載電流過大則重新設定轉矩補償參數(shù)。（4）若為電子熱繼電器整定不當，動作電流設定的太小，引起變頻器誤動作，則應重新設定電子熱繼電器的保護值。（5）正確預置升（降）速自處理（防失速）功能是：當升（降）電流超過預置的上限電流Iset時，將暫停升（降）速，待電流降至設定值Iset以下時，再繼續(xù)升（降）速。如果采用了自處理功能后，因延長了升、降速時間而不能滿足生產機械的要求，則應考慮適當加大傳動比，以減小拖動系統(tǒng)的飛輪力矩，如果不能加大傳動比，則只能考慮加大變頻器的容量了。5.4.1變頻器過電流故障分析及處理5.4.2變頻器過載故障分析及處理1．過載與過電流的區(qū)別（1）保護對象不同。通用變頻調速系統(tǒng)的過電流保護主要用于保護變頻器，而過載主要保護電機。因為變頻器的容量在選擇時比電機的容量有一定的可靠系數(shù)，在這種情況下，電機過載時，變頻器不一定過電流。（2）電流的變化率不同。過載保護發(fā)生在生產機械的工作過程中，電流的變化率di/dt通常較??；除了過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）過載保護具有反時限特性。過載保護主要是保護電機過熱，具有類似于熱繼電器的“反時限”特性。2．過載保護動作的原因分析（1）過載的主要原因1）機械負荷過重。負荷過重的主要特征是電機發(fā)熱，并可從顯示屏上讀取運行電流來發(fā)現(xiàn)。2）三相電壓不平衡。引起某相的運行電流過大，導致過載跳閘，其特點是電機發(fā)熱不均衡，從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發(fā)現(xiàn)（因顯示屏只顯示一相電流）。3）誤動作。變頻器內部的電流檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電流信號偏大，導致跳閘。4）變頻器的電子熱保護繼電器的保護參數(shù)預置的不正確。5.4.2變頻器過載故障分析及處理（2）過載保護動作的檢查方法1）檢查電機是否發(fā)熱。2）檢查電機側三相電壓是否平衡。3）檢查是否誤動作。5.4.2變頻器過載故障分析及處理5.4.3變頻器過欠電壓故障分析及處理常見的變頻器過電壓有輸入交流電源過電壓和再生類過電壓。1．輸入交流電源過電壓電源輸入側的過電壓主要是指電源側的沖擊過電壓，如雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓等，主要特點是電壓變化率du/dt和幅值都很大。如由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側的電壓檢查器動作而跳閘，在這種情況下，通常只需斷開變頻器電源1min左右，再合上電源，即可復位。2．再生類過電壓再生類過電壓主要有三種情況：加速時過電壓、減速時過電壓和恒速時過電壓。

3．變頻器過電壓的危害變頻器過電壓的危害主要有以下幾點：（1）變頻器過電壓主要是指其中間直流電路過電壓，中間直流回路過電壓主要危害在于引起電機磁路飽和。對于電機來說，電壓過高必然使得電機鐵芯磁通增加，可能導致磁路飽和，勵磁電流過大，從而引起電機溫升過高。（2）損壞電機絕緣。中間直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過大，對電機絕緣壽命有很大的影響。（3）對中間直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴重時會引起電容器爆裂。變頻器一般將中間直流回路過電壓值限定在一定的允許范圍內，一旦其電壓超過限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護。5.4.3變頻器過欠電壓故障分析及處理4．過電壓的防止措施應采取的主要對策有：（1）在電源輸入側增加吸收裝置，減少過電壓因素。（2）從變頻器已設定的參數(shù)中尋找解決方法，在工藝流程中如不限定負載減速時間，變頻器減速時間