通用變頻器常見故障分析

朱小菲 惠兆乾

[摘 要]該文介紹了通用型變頻器經(jīng)常出現(xiàn)的一些故障,主要包括變頻器本體和機構(gòu)方面以及運行過程中的問題,并針對具體的問題提出有效的處理方法和改進措施。

[關(guān)鍵詞]變頻器 結(jié)構(gòu) 參數(shù)故障

一、變頻器的功能其常見故障

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。其中控制電路完成對主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電向電機供電。

1.整流器 ,它與單相或三相交流電源相連接,產(chǎn)生脈動的直流電壓。 2.中間電路,可以使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑,供逆變器使用,可以通過開關(guān)電源為各個控制線路供電,可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。 3.逆變器 ,將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 4.控制電路 ,它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器,同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是:輸出驅(qū)動電路、操作控制電路。主要功能是利用信號來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件,提供操作變頻器的各種控制信號,監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài),提供保護功能。

以下檢測過程無需打開變頻器機殼,僅僅在外部對一些常見現(xiàn)象進行檢測和判斷:1.上電無顯示。檢測辦法和判斷 :斷開電源線,檢查電源是否是否有缺相或斷路情況,如果電源正常則再次上電后則檢查檢查變頻器中間電路直流側(cè)端子P、N是否有電壓,如果上述檢查正常則判斷變頻器內(nèi)部損壞。2.開機運行無輸出(電動機不啟動) 。檢測辦法和判斷 :斷開輸出電機線,再次開機后觀察變頻器面板顯示的輸入頻率,同時測量交流輸出端子。可能原因是變頻器啟動參數(shù)設(shè)置錯誤,控制面板停機后未復(fù)位,現(xiàn)場開關(guān)無法開機?；蛘呤峭獠侩娏骺刂品绞娇刂茣r儀表420ma信號消失,可檢查儀表節(jié)點處理或調(diào)節(jié)參數(shù)改為手動控制。手動給定運行頻率。3.運行時“過電壓”保護,變頻器停止輸出。檢測辦法和判斷 :檢查電網(wǎng)電壓是否過高,或者是電機負(fù)載慣性太大并且加減速時間太短導(dǎo)致的制動問題。 4.運行時“過電流”保護,變頻器停止輸出 。檢測辦法和判斷 :主要是因為電機堵轉(zhuǎn)或負(fù)載過大?？梢詸z查負(fù)載情況降低負(fù)載。5.運行時“過熱”保護,變頻器停止輸出。檢測辦法和判斷 :視各品牌型號的變頻器配置不同,可能是環(huán)境溫度過高超過了變頻器允許限額,檢查散熱風(fēng)機是否運轉(zhuǎn)是否損壞。6.運行時“接地”保護,變頻器停止輸出。檢測辦法和判斷 :參考操作手冊,檢查變頻器及電機是否可靠接地,或者測量電機的絕緣度是否正常。 一般低壓電機必須大于0.5兆歐。同時搖電機絕緣時,一定要將電機電源線同變頻器斷開,防止損壞變頻器整流部分。8.變頻器內(nèi)部發(fā)出異味。檢測辦法和判斷 :切勿開機,很可能是變頻器內(nèi)部主濾波電容有破損漏液現(xiàn)象。 9.如判斷出變頻器部件損壞,則聯(lián)系供應(yīng)商或送交專業(yè)維修中心處理。

二、變頻器故障分析

(一)參數(shù)設(shè)置類故障

常用變頻器在使用中,是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求,變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要,如果參數(shù)設(shè)置不正確,會導(dǎo)致變頻器不能正常工作。

1.參數(shù)設(shè)置

常用變頻器,廠家對每一個參數(shù)都有一個默認(rèn)值。在這些參數(shù)值的情況下,用戶能以面板操作方式正常運行的,但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。但事實上大部分用戶一般都要求由儀表DCS自動控制。所以,用戶在正確使用變頻器之前,要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進行:(1)確認(rèn)電機參數(shù),變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率,這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。(2)變頻器采取的控制方式,即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據(jù)控制精度,需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。(3)設(shè)定變頻器的啟動方式,一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動,用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式,可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。(4)給定信號的選擇,一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式,面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定,當(dāng)然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后,變頻器基本上能正常工作,如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關(guān)參數(shù)。(5)轉(zhuǎn)矩控制,一般廠家默認(rèn)較低,可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)電機啟動轉(zhuǎn)矩百分比,以丹佛斯2800為例,一般設(shè)置160%。(6)抗晃電功能選擇,一般變頻器都自帶抗晃電功能,可根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)自啟動及抗晃電時間。

2.參數(shù)設(shè)置類故障的處理

一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后,變頻器都不能正常運行,一般可根據(jù)說明書進行修改參數(shù)。如果以上不行,最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值,然后按上述步驟重新設(shè)置,對于每一個公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不相同。

(二)過壓類故障

變頻器都有一個正常的工作電壓范圍,當(dāng)電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器,變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。常見的過電壓有兩類。1.輸入交流電源過壓這種情況是指輸入電壓超過正常范圍,一般發(fā)生在節(jié)假日負(fù)載較輕,電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障,此時最好斷開電源,檢查、處理。2.發(fā)電類過電壓這種情況出現(xiàn)的概率較高,主要是電機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高,使電動機處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器又沒有安裝制動單元,有兩起情況可以引起這一故障。

當(dāng)變頻器拖動大慣性負(fù)載時,其減速時間設(shè)的比較小,在減速過程中,變頻器輸出的速度比較快,而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢,使負(fù)載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高,電動機處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器沒有能量回饋單元,因而變頻器支流直流回路電壓升高,超出保護值,出現(xiàn)故障,處理這種故障可以增加再生制動單元,或者修改變頻器參數(shù),把變頻器減速時間設(shè)的長一些。

(三)過流故障

過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均,輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動元件、進行負(fù)荷分配設(shè)計、對線路進行檢查。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障,說明變頻器逆變電路已環(huán),需要更換變頻器。

(四)過載故障

過載故障包括變頻過載和電機器過載。其可能是變頻器選型過小,加速時間太短,直流制動量過大、電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重,所選的電機和變頻器不能拖動該負(fù)載,也可能是由于電機潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器;如后者則要對電機進行檢修。

(五)其他故障

1.欠壓

說明變頻器電源輸入部分有問題,需檢查后才可以運行。

2.溫度過高

如電動機有溫度檢測裝置,檢查電動機的散熱情況;變頻器溫度過高,檢查變頻器的通風(fēng)情況。

參考文獻

[1]通用變頻器維修技術(shù),王仁祥編。中國電力出版社

[2]丹佛斯變頻器技術(shù)手冊

[3]西門子S600變頻器使用手冊