變頻器常見故障分析與預防措施

史慧翔

摘要 近年來，隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷提高，變頻器的應(yīng)用也越來越廣泛。然而，由于各種因素的影響，使得變頻器在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障。為了使變頻器能夠安全可靠運行，必須采取相應(yīng)的預防措施。基于此點，本文就變頻器常見故障分析與預防措施進行論述。

關(guān)鍵詞 變頻器；故障；預防措施

中圖分類號TN773 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0119-02

1 變頻器概述

變頻器即VFD，其主要是通過對電動機的工作電源頻率進行改變，以達到控制電動機的目的。變頻器本身屬于一種電力控制設(shè)備，主要應(yīng)用的是微電子及變頻技術(shù)。變頻器一般由以下幾個部分組成：制動單元、微處理單元、濾波、整流、逆變、檢測單元以及驅(qū)動單元等等。它能夠按照電動機的具體需求為其提供所需的電源電壓，從而實現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能。此外，大部分變頻器都具備多種保護功能，如過載保護、過電壓保護以及過電流保護等。

可以說變頻器最主要的作用就是節(jié)能，而節(jié)能效果最為明顯的應(yīng)屬在風機和水泵等大功率設(shè)備的應(yīng)用上。為有效地確保生產(chǎn)過程中的可靠性，各類用于生產(chǎn)的機械設(shè)備在設(shè)計配套的動力驅(qū)動裝置時，一般都會預留出一定的富余量。如果電動機無法在滿負荷的條件下運行，除提供給動力驅(qū)動裝置所需的動力外，一部分多余的力矩會造成有功功率消耗的增加，從而導致電能浪費。以往風機和水泵等設(shè)備主要采用的都是一些較為傳統(tǒng)的調(diào)速方法，即通過對出入口位置處的擋板及閥門開度進行調(diào)節(jié)，來控制風量和供水量，這樣不僅輸入的功率較大，而且還有很大一部分的能源消耗在擋板及閥門的截流過程中。而采用變頻器進行調(diào)速時，若是在流量要求相對較小的情況下，便可通過降低風機或水泵的轉(zhuǎn)速來滿足正常的運行要求，進而達到了節(jié)能的目的。

2 變頻器常見故障及種類

2.1 變頻器常見故障

1）過電流。過電流故障包括三個方面，即恒速、減速、加速過電流，造成該故障的原因在于變頻器的負載發(fā)生突變、加減速時間過短、輸出短路、負荷分配不均等。過電流故障是變頻器報警發(fā)生率最高的現(xiàn)象；

2）過電壓。過電壓故障是指當電動機處于發(fā)電狀態(tài)下，變頻器因沒有足夠的能量處理單元而導致其直流回路電壓升高，直至電壓值超過定額保護值引發(fā)的故障。一般情況下，過電壓報警是在停機的時候發(fā)生，造成其報警的主要原因是制動電阻損壞或減速時間過短；

3）過熱。過熱故障是指變頻器設(shè)備在運行時的溫度超過行業(yè)規(guī)定的標準而造成的故障，造成過熱故障的主要原因包括溫度傳感器性能偏差、周圍溫度過高、馬達溫度過高、風機堵轉(zhuǎn)等；

4）過載。過載故障是指電動機雖然處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，但是其運行電流已經(jīng)高于額定值而引發(fā)的變頻器故障；

5）接地故障。接地故障是指因電纜破損、絕緣劣化、電機燒毀等原因而引發(fā)的接地、接觸；

6）開關(guān)電源損壞。一般情況下，開關(guān)電源損壞是因其負載產(chǎn)生短路現(xiàn)象而造成的，這也是變頻器普遍存在的故障現(xiàn)象；

7）其它。其它故障包括限流運行故障、輸出不平衡故障、欠電壓故障等。

2.2 故障種類

變頻器常見故障的種類較為繁雜，通常情況下可遵循以下特性進行分類：

1）按照故障發(fā)生的時間進行分類，即老化性故障、突發(fā)性故障和間歇性故障。老化性故障經(jīng)常出現(xiàn)在設(shè)備生命運行周期的后階段，多見于疲勞磨損、元器件老化引起的故障；突發(fā)性故障是指在設(shè)備正常運行的狀態(tài)下突然出現(xiàn)的故障，并導致設(shè)備部分功能喪失；間歇性故障是指故障發(fā)生呈間斷性、無規(guī)律性、時有時無；

2）按照故障發(fā)生的規(guī)律進行分類，即永久性故障和偶發(fā)性故障。永久性故障是指因可控硅、晶體管損壞而造成主電路功能喪失出現(xiàn)的故障，該故障現(xiàn)象會一直存在；偶發(fā)性故障是指因干擾信號、插件接觸不良、元件虛焊等因素引起的電路異常，該故障現(xiàn)象是間歇出現(xiàn)的；

3）按照故障所在部位進行分類，即內(nèi)部故障、電源故障。內(nèi)部故障是指由于變頻器自身所引發(fā)的故障，如濾波電容和整流器部分出現(xiàn)欠過壓、短路等故障，逆變器部分出現(xiàn)欠壓、短路、不平衡、過流、輸出過壓等故障。除此之外還包括電動機故障、控制系統(tǒng)故障等；電源故障是指因變頻器所連接的電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定而造成的故障，如缺相、欠壓、過壓等。

3 變頻器常見故障的預防措施

由于導致變頻器故障的原因較為復雜，并且影響因素也相對較多，從而增大了預防的難度，為有效降低或避免變頻器故障的發(fā)生，應(yīng)針對主要的影響因素采取相應(yīng)的預防措施。

3.1 物理環(huán)境

3.1.1 溫度

這是造成變頻器故障的主要因素之一。溫度又分為變頻器工作溫度及其所處的環(huán)境溫度兩類。1）工作溫度。變頻器多是由一些大功率的電子元器件構(gòu)成，它們非常容易受到工作溫度的影響。一般的變頻器產(chǎn)品要求工作溫度應(yīng)控制在0℃~45℃這一范圍內(nèi)，但是為確保工作的安全性和可靠性，在實際使用的過程中應(yīng)盡可能留有一定的余地，可將溫度控制40℃以下。同時變頻器必須嚴格按照說明書的要求進行安裝，容易發(fā)熱的元器件必須與柜體保持足夠的距離，并且不允許緊貼地面進行安裝；2）環(huán)境溫度。首先，應(yīng)確保變頻器所在工作地點的溫度恒定，而且該溫度應(yīng)控制在要求的范圍以內(nèi)；其次，若是變頻器工作環(huán)境的溫度較高且溫度變化較大，則其內(nèi)部很容易出現(xiàn)結(jié)露的情況，這樣會導致設(shè)備的絕緣下降，嚴重時還有可能造成短路，為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，可在變頻器柜體內(nèi)加適量的干燥劑。

3.1.2 腐蝕性氣體

如果在變頻器的工作環(huán)境中存在濃度較大的腐蝕性氣體，那么不僅會對元器件的引線、電路板等造成腐蝕，而且還會加劇一些塑料器件的老化速度，從而導致絕緣性能下降。針對這一情況，應(yīng)將控制柜制成封閉式結(jié)構(gòu)，并且應(yīng)經(jīng)常對變頻器內(nèi)部通風情況進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)通風不暢，應(yīng)立即更換濾網(wǎng)，以此來確保其內(nèi)部空氣流通，熱量也能夠及時散發(fā)。

3.2 參數(shù)設(shè)置

大多數(shù)變頻器的設(shè)置參數(shù)都在50個左右，其中每一個參數(shù)都有具體的選擇范圍，在實際使用過程中，常會發(fā)生因個別參數(shù)設(shè)置不當導致變頻器無法正常運行的情況發(fā)生。此時應(yīng)先查找出引發(fā)故障的具體原因，并對相應(yīng)的參數(shù)進行修改，這樣便可以使變頻器恢復正常運行。需注意的是在設(shè)置參數(shù)時，必須嚴格按照說明書中的要求進行操作。

3.3 維護

1）創(chuàng)建良好運行環(huán)境。配備專人對變頻器進行定期吸塵、清掃，保持變頻器風道暢通、內(nèi)部清潔、無污垢。此外，做好變頻器周圍環(huán)境的清潔工作，使其運行在干燥的外部環(huán)境中，禁止在其周圍堆放雜物。在完成環(huán)境衛(wèi)生清掃之后，必須認真檢查是否存在遺漏的導線、螺絲等，避免因丟失小金屬物品而導致變頻器故障；

2）做好外觀檢查工作。當變頻器處于運行狀態(tài)時，可以從其外觀目視檢查運行狀況是否存在異?，F(xiàn)象。在巡檢時，通過鍵盤面板轉(zhuǎn)換鍵查閱變頻器的運行參數(shù)來全面掌握變頻器的運行狀態(tài)。

3.4 故障診斷

變頻器本身都具備強大的故障診斷功能，可對內(nèi)部發(fā)生的一些故障進行保護。變頻器在故障復位以前、保護跳閘后的這一期間內(nèi)，會始終顯示故障代碼。維修人員可以按照指示代碼來確定其故障原因，這樣不僅能夠縮小故障查找的范圍，并且開可以節(jié)省查找故障的時間，有利于及時對故障進行維修。

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