淺析變頻器的過流故障及對(duì)策

李山虎

淺析變頻器的過流故障及對(duì)策

李山虎

通過對(duì)變頻器的過流故障進(jìn)行理論綜合分析，提出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

變頻器；頻率；過流故障

0 引言

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用，把電壓、頻率固定不變的交流電變換成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于使用方便，可靠性高且經(jīng)濟(jì)效益顯著，使其在煤炭行業(yè)得到廣泛推廣及應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果變頻器過流故障造成跳閘的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，那么勢(shì)必會(huì)影響到煤炭生產(chǎn)的正常進(jìn)行。本文通過對(duì)變頻器的過流故障進(jìn)行理論綜合分析，進(jìn)而提出相應(yīng)的解決策略，希望對(duì)提高煤炭生產(chǎn)能力，降低事故率具有實(shí)際的意義。

1 變頻器過電流跳閘故障

變頻器的過電流跳閘一般分為變頻器短路故障、變頻器運(yùn)行過程中跳閘和變頻器升、降速過程中跳閘3種情況。

1.1 短路故障

短路故障有如下特點(diǎn)：

①首次跳閘有可能會(huì)在運(yùn)行過程中發(fā)生，復(fù)位后再啟動(dòng)則往往一升速就跳閘。

②強(qiáng)大的沖擊電流。目前大多數(shù)變頻器已經(jīng)能夠進(jìn)行保護(hù)跳閘從而不會(huì)損壞。其沖擊電流的大小也由于保護(hù)跳閘十分迅速難以觀察。

1.2 運(yùn)行過程中跳閘

1.2.1 輕載過電流

負(fù)載很輕卻過電流跳閘是變頻調(diào)速所特有的現(xiàn)象。在V/F控制模式下存在著一個(gè)十分突出的問題，即運(yùn)行過程中電動(dòng)機(jī)磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。其基本原因在于：電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，為了能帶動(dòng)較重的負(fù)載需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，即提高V/F比，也叫轉(zhuǎn)矩提升，因而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度隨負(fù)載的輕重而變化。

1.2.2 重載過電流

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)速大幅下降，電流急劇增加，過載保護(hù)來不及動(dòng)作，因此導(dǎo)致過電流跳閘。

1.3 升速或降速中過電流

這種現(xiàn)象是由于升速或降速過快引起的。

2 變頻器過電流常見故障及解決策略

基于變頻器過流故障的三大原因，并結(jié)合多年來在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和積累的相關(guān)型號(hào)變頻器的故障維修及日常維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，提出變頻器過電流常見故障及解決策略。

2.1 通電后變頻器立即報(bào)警

這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位。主要存在的原因有驅(qū)動(dòng)電路損壞、模塊損壞、電流檢測(cè)電路損壞。

檢查驅(qū)動(dòng)電路是否有問題：要在斷電時(shí)比較一下各路觸發(fā)端電阻是否一致，若通電開機(jī)也可觀察測(cè)量觸發(fā)端的電壓波形。

如果變頻器一上電就報(bào)警而電壓又顯示正?；蛘呖蛰d也一樣報(bào)警，一般這種情況就是IGBT模塊壞了，嚴(yán)重時(shí)驅(qū)動(dòng)板也壞了。更換IGBT時(shí)，一定要仔細(xì)檢查驅(qū)動(dòng)板是否有壞的地方。一般可以先量下IGBT管子是否壞掉，然后看看主控板的光耦是否有壞的地方。

每個(gè)廠家的電流檢測(cè)電路做得都不一樣，但大體上結(jié)構(gòu)差不多。一般就是在輸出上設(shè)有專門的電流互感器，檢測(cè)輸出電流的大小，然后把這個(gè)信號(hào)通過運(yùn)放，放大后給主板上的單片機(jī)來處理。電流互感器所需的電源都是正負(fù)15 V，而這個(gè)線路上所用到的運(yùn)放集成電路一般是324，074，339，358等。如果是這個(gè)電流檢測(cè)線路上的某個(gè)元器件出了問題，就容易出現(xiàn)這個(gè)過流故障。

2.2 重新啟動(dòng)后一升速就跳閘

這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。分析其主要原因有輕載過電流、重載過電流、接觸器開路、逆變模塊損壞、升速或降速過快等。

對(duì)于低頻輕載過電流，通?？梢圆捎梅磸?fù)調(diào)整V/F比的方法。

對(duì)于因負(fù)載過重引起的過電流，一般首先要了解機(jī)械本身是否有故障，從而優(yōu)先處理機(jī)械故障。若這種過載在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)，則應(yīng)考慮加大電動(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，因而避免出現(xiàn)帶不動(dòng)的情況。若無法加大傳動(dòng)比，則可從增大電動(dòng)機(jī)和變頻器的容量這方面著手進(jìn)行。

由于接觸器開路導(dǎo)致電流過大的故障情況一般是在不升速時(shí)正常，加速時(shí)就報(bào)警且能手動(dòng)復(fù)位。若重新送電還未聽到內(nèi)部繼電器吸合的聲音，則考慮為與充電電阻并聯(lián)的接觸器KM1短路導(dǎo)致電流過大引起（見圖2）。用萬用表測(cè)KM1線圈兩端電壓正常且停電檢測(cè)線圈直流電阻為無窮大。當(dāng)換上新線圈后上電試車就一切正常了。

對(duì)于升速或降速過快引起的過流故障，可采取延長升 (降)速時(shí)間和準(zhǔn)確預(yù)置升 (降)速自處理 (防失速)功能來解決。

3 變頻器的日常維護(hù)

變頻器的科技含量較高，要求維護(hù)人員應(yīng)該具有一定的電工常識(shí)。在對(duì)變頻器進(jìn)行日常維護(hù)之前必須保證設(shè)備總電源全部切斷，而且要根據(jù)變頻器的功率在變頻器燈完全熄滅的5 min～30 min后進(jìn)行。要注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，還要定期清除變頻器內(nèi)部的灰塵等。通過加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。

4 結(jié)語

由于變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)的故障形式多樣，這就要求機(jī)電工作人員在加強(qiáng)變頻器的日常維護(hù)的同時(shí)，也要深入了解變頻器的工作原理及其保護(hù)電路設(shè)計(jì)的原則，在不斷地學(xué)習(xí)中積累維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)故障進(jìn)行深入認(rèn)真地分析，以便快速而準(zhǔn)確地處理故障問題，減少停機(jī)時(shí)間，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

[1] 高巖.變頻器過流及過載原因分析 [J].電氣開關(guān)，2006（2）：23-26.

[2] 王鼎，王桂琴.電工電子技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011：120-121.

[3] 徐曉宇.變頻器在煤礦提升機(jī)中的應(yīng)用及研究 [D].山東：山東大學(xué)，2008.

Analysis on Over-current Fault and Countermeasures of Frequency Converter

Li Shanhu

Through theory comprehensive analysis of the frequency converter over-current fault,the corresponding countermeasures are put forward.

frequency converter;frequency;over-current fault

TS736

B

1000-4866（2011）04-0034-02

李山虎，男，1973出生，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)同生煤礦生產(chǎn)管理公司工作，工程師。

2011-08-25

2011-09-14