變頻器應(yīng)用中的故障及處理措施分析

趙明逸 修科華

(大唐姜堰燃機(jī)熱電有限責(zé)任公司,江蘇泰州 225500)

變頻器應(yīng)用中的故障及處理措施分析

趙明逸 修科華

(大唐姜堰燃機(jī)熱電有限責(zé)任公司,江蘇泰州 225500)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,越來越多的用到電力自動化技術(shù),從而推動了變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和生活當(dāng)中的應(yīng)用。本研究主要對變頻器的各種故障進(jìn)行分析,闡述了常規(guī)的處理方法,希望可以提高變頻器應(yīng)用效率。

變頻器 應(yīng)用 故障 處理

變頻器是計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行效率高等特點(diǎn),現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、工業(yè)等領(lǐng)域。為了使變頻器工作更加可靠、穩(wěn)定,在使用過程中必須采取措施,抑制它對外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備對它的電氣干擾,同時(shí)需要熟悉變頻器故障解決辦法。

1 參數(shù)設(shè)置故障

在正常的使用當(dāng)中。內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置對于變頻器的正常運(yùn)行也是非常重要的。如果內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置不正確,有可能導(dǎo)致電機(jī)的傳動達(dá)不到要求,從而使電機(jī)不能夠正常的啟動和制動,或者是工作失敗,使工作開關(guān)跳閘等問題。嚴(yán)重時(shí)會燒壞變頻器的整流模塊。導(dǎo)致不可預(yù)測的損失。

所以用戶在使用變頻器之前一定要對變頻器的參數(shù)進(jìn)行正確的整定,主要設(shè)置參數(shù)有,變頻器的額定電壓、最大承受的電流,最大輸出頻率、轉(zhuǎn)速、所帶電機(jī)的功率等。還要設(shè)置變頻器所采取的的控制方式。變頻器主要的控制方式有速度控制、轉(zhuǎn)矩控制或者是其他控制。還要設(shè)置變頻器的控制精度等問題。 如果想得到變頻器最理想的、最節(jié)能、最有效的控制運(yùn)行方式,用戶則要根據(jù)實(shí)際的要求按照說明書來設(shè)定相關(guān)參數(shù)。

2 過流故障

過流按照不同階段分,可以分為減速過程中的過流,加速過程中的過流和勻速工程中的過流。過流的產(chǎn)生主要是由于在變頻器工作的時(shí)候加速時(shí)間過短、負(fù)載突然變化、負(fù)載分配不均勻等因素造成的。(1)重新啟動時(shí),電機(jī)一升速就跳閘,為典型的過流現(xiàn)象。其主要原因是輸出電路短路,逆變模塊損壞、機(jī)械部位卡死、電機(jī)轉(zhuǎn)矩過小等。 (2)上電就顯示過流,此時(shí)一般不能復(fù)位。其主要原因是模塊、驅(qū)動電路、電流檢測電路損壞。(3)重新起動時(shí),不立即跳閘而是在加速時(shí)跳閘。其主要原因是加速時(shí)間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、V/F設(shè)定較高。(4)變二頻器主回路上電就顯過流,變頻器未起動時(shí)有電流顯示且電流在變化,可判斷互感器已損壞。

所以為減少過流現(xiàn)象的產(chǎn)生,注意設(shè)定變頻器的加速時(shí)間,如果加速時(shí)間過短引起過流,可以適當(dāng)延長加速時(shí)間。 如果是由于負(fù)載過大或分配不均的情況時(shí),可以適當(dāng)減輕負(fù)載。如果使用這些方法后仍無法消除故障,那么就斷開變頻器負(fù)載,此時(shí)若仍過流,則說明變頻器逆變電路已壞,需更換變頻器;或者可進(jìn)一步斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點(diǎn),復(fù)位后運(yùn)行,此時(shí)若仍過流,則很可能是IPM模塊損壞,需更換。IPM模塊內(nèi)含有過壓、過流、欠壓、過載、缺相、短路等保護(hù)功能電路,這些小故障信號都是經(jīng)過模塊傳送到位處理器的。微處理器接收到信號后,一方面封鎖脈沖輸上不去,另一方面將故障信息顯示在面板上。

3 過載故障

變頻器的過載可以分為變頻過載和電機(jī)過載。過載時(shí)會使變頻器內(nèi)部的電子元件過流,從而使其發(fā)熱。輕則是元器件老化損壞縮短使用壽命,重則是直接燒壞變頻器。變頻器過載主要是由于直流控制量過大、電網(wǎng)壓力太低,以及負(fù)載過重等原因引起的。通常情況下。我們在使用時(shí)一定要檢查電網(wǎng)的電壓、減輕負(fù)載,避免過載發(fā)生。也可以通過延長加速時(shí)間來使其轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩緩慢增加。減少因電流不斷增加造成發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí)在正常的使用當(dāng)中也要保證機(jī)械接觸面的良好潤滑,對生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行定時(shí)的檢修和維護(hù)。

4 過壓故障

變頻器的過壓主要體現(xiàn)在直流母線的電壓上。正常情況下,變頻器的直流電為三相全波整流后的平均值。以380V線電壓來計(jì)算,則平均直流電壓為1.5倍的線電壓,為513V。當(dāng)在過電壓發(fā)生時(shí),直流母線上的電容將會被充電。當(dāng)電壓上升到750V左右的時(shí)候,變頻器過電壓保護(hù)就會動作。所以說,對于變頻器而言,要有一個(gè)正常的電壓范圍,如果電壓超過變頻器的最大承受額定電壓。就很有可能損壞變頻器。對于兩臺電動機(jī)拖動同一負(fù)載的情況下由于負(fù)載分配不均也會發(fā)生過電壓的現(xiàn)象,例如,一臺電動機(jī)的轉(zhuǎn)速大于另一臺的轉(zhuǎn)速的時(shí)候,轉(zhuǎn)速高的處于電動機(jī)狀態(tài)而較低轉(zhuǎn)速的電機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)。在這種情況下是會產(chǎn)生過電壓故障的。

在雷雨天氣,雷電串入變頻器電源,使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作跳閘,此時(shí)通常需斷開變頻器電源lmin左右后再合上,即可復(fù)位。變頻器驅(qū)動出現(xiàn)過壓故障時(shí),變頻器的減速停止屬于再生制動,在停止過程中,變頻器的輸出頻率線性下降,而負(fù)載電機(jī)的頻率髙于變頻器的輸出頻率使負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),導(dǎo)致變頻器跳閘。這種情形也出現(xiàn)在多臺變頻器控制多臺電機(jī)拖動同一負(fù)荷時(shí),其原因是負(fù)荷未作合理分配。如果兩臺電機(jī)拖動一個(gè)負(fù)載,當(dāng)一臺電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)速高的電機(jī)當(dāng)于原動機(jī),轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài),從而引發(fā)故障。對于此類故障,一是延長減速時(shí)間或增大制動電阻或增加制動單元;二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自有停車;三是增加負(fù)荷分配控制。

5 過熱故障

過熱故障的原因主要是由于環(huán)境溫度的升高、風(fēng)機(jī)散熱口堵塞,還有就是冷卻風(fēng)機(jī)損壞、 溫度檢測裝置發(fā)生故障產(chǎn)生異常判斷等。具體來說,電機(jī)過熱可能由于以下原因造成:第一,負(fù)荷太大。在電機(jī)的額定表中,除了連續(xù)額定以外還有短時(shí)間額定參數(shù)。第二,周圍溫度太高。電機(jī)的額定值由周圍的溫度來決定。電機(jī)可能燒壞,可降低電機(jī)周圍的溫度,使之在可使用范圍。第三,電機(jī)的相間耐壓不足。使用電機(jī)相間的沖擊耐壓,高于最大沖擊電壓電機(jī)。400V級的變頻器,應(yīng)使用變頻器專用電機(jī)。第四,處于矢量控制狀態(tài),還未實(shí)施自學(xué)習(xí)。未實(shí)施自學(xué)習(xí)的系統(tǒng),便不具備矢量控制的功能?？梢允闺姍C(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)或通過計(jì)算設(shè)定電機(jī)參數(shù)。

為了避免過熱故障的產(chǎn)生,在實(shí)際生產(chǎn)中要定期的檢查風(fēng)機(jī)散熱口是否通暢,溫度檢測裝置是否正常。冷卻裝置是否能夠正常工作的。

6 欠壓故障

變頻器的欠壓故障就是給變頻器提供電源的電壓突然降低或者是缺相。如果電網(wǎng)的電能質(zhì)量不好,會產(chǎn)生瞬間電壓降低的現(xiàn)象,這勢必會造成直流母線電壓過低。為了解決變頻器欠壓故障可以設(shè)置變頻器的自動啟動的功能, 即當(dāng)電網(wǎng)的電壓突然降低是變頻器停止工作,當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)正常之后,變頻器在重新啟動。

7 干擾故障

在實(shí)際運(yùn)行中,變頻器的控制信號是弱電信號,會受到外圍設(shè)備電磁噪聲的干擾,從而引起變頻器動作錯(cuò)誤;同時(shí)變頻器運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁噪聲、泄露電流和高次諧波會干擾外圍設(shè)備,造成設(shè)備錯(cuò)誤動作甚至破壞。鑒于此,必須采取措施抑制這些電氣干擾,阻止變頻器本身和外圍設(shè)備受到影響。

一旦啟動變頻器,控制裝置便有干擾或是調(diào)幅收音出現(xiàn)雜音?？赡苁怯捎谧冾l器的開關(guān)動作發(fā)出的噪聲,可以采取以下對策:第一,降低變頻器的載波頻率;第二,在變頻器的電源輸入側(cè)設(shè)置噪聲濾波器;第三,在變頻器的輸出側(cè)設(shè)噪聲濾波器;第四,電纜的外面套上金屬管。金屬對雜波有屏蔽作用,可以在變頻器的周圍用鐵箱屏蔽。第五,變頻器及電機(jī)一定要接地。第六,主回路接線和控制接線分離走線。

8 結(jié)語

變頻器的發(fā)展和更新在不斷的方便我們的生活,提高生產(chǎn)環(huán)境,節(jié)約能源。我們在正確分析變頻器故障產(chǎn)生問題原因的同時(shí),也要給出更合理的解決方法,使變頻器的作用發(fā)揮到最大限度。減少我們在使用過程中有可能產(chǎn)生的不必要的損失。

[1]鄭旭東,關(guān)鴻權(quán)等.通用變頻器運(yùn)行過程中存在的問題及對策[J].石化技術(shù),2001(4).

[2]李方囬.變頻器原理與維修[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.