芻議變頻器故障原因及排除

張剛

摘? ? 要：變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。但是由于受到環(huán)境，使用年限以及人為操作等因素，影響變頻器的使用壽命大為降低，同時(shí)使用中也出現(xiàn)了各種各樣的故障。

關(guān)鍵詞：變頻器;故常原因;排除

1? 導(dǎo)致變頻器故障的外因及預(yù)防措施

變頻器出現(xiàn)故障的原因比較多，概括起來主要分為內(nèi)因和外因。

1.1? 安裝環(huán)境的影響及預(yù)防

由于變頻器為電子器件裝置，對環(huán)境要求比較嚴(yán)格，從產(chǎn)品的說明書中也可以看出環(huán)境對變頻器的影響。比如振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電子器件損傷;潮濕環(huán)境、腐蝕性氣體及灰塵會(huì)造成器件銹蝕，接觸不良，絕緣性能降低;溫度是影響變頻器性能又一主要“病因”，由于變頻器在運(yùn)作過程中，自身溫度會(huì)不斷升高，若外界溫度同樣高的話，散熱不佳，影響變頻器功能。

預(yù)防措施：在安裝變頻器時(shí)，要保持器穩(wěn)定性，對于存在振動(dòng)沖擊較大的場合，應(yīng)采取防止措施，如利用橡膠避震;安裝的環(huán)境要保持干燥，防止腐蝕性氣體侵襲變頻器，對于灰塵的危害，要對變頻器做定期清掃，保持其清潔;安裝環(huán)境的溫度也要合理控制，有陽光照射的場合要用窗簾遮蓋，若溫度仍比較高，可適當(dāng)安裝空調(diào)。

1.2? 電源異常影響及處理

由于電源線路長期暴露在室外，經(jīng)常要經(jīng)受風(fēng)、雨、雪、霜的侵襲，導(dǎo)致線路老化，在供電時(shí)出現(xiàn)缺相、低電壓、停電等現(xiàn)象，變動(dòng)的電壓波容易對變頻器產(chǎn)生影響，導(dǎo)致非正常運(yùn)行，影響其性能，久而久之，必定會(huì)出現(xiàn)故障。

預(yù)防措施：在電源安裝時(shí)，盡量將變頻器的電源與其他電器分開，避免功率過高時(shí)，無法滿足變頻器正常所需電壓。對于要求在停電后仍能運(yùn)行稍許時(shí)間的設(shè)備，失壓回復(fù)后，可通過測速電機(jī)測速來防止在加速中的過電流，最低限度降低對變頻器的損害。而對于要求停電后長時(shí)間連續(xù)工作的設(shè)備，在安裝時(shí)應(yīng)加裝自動(dòng)切換不停電裝置，如采用二極管輸入變頻器。但在停電運(yùn)行的情況下，整流器中常會(huì)出現(xiàn)過大電流，長期如此運(yùn)轉(zhuǎn)，將影響變頻器的壽命和性能，應(yīng)及早進(jìn)行檢查。

1.3? 外部電磁感應(yīng)干擾及處理

如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理，更必要。預(yù)防措施：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC吸收器;盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離;指定采用屏蔽線的回路，必須按規(guī)定進(jìn)行，若線路較長，應(yīng)采用合理的中繼方式;變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行，不能同電焊，動(dòng)力接地混用;變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，避免由電源進(jìn)線引入干擾。

2? 導(dǎo)致變頻器故障的內(nèi)因及預(yù)防措施

變頻器出現(xiàn)故障，不單有外因的影響，內(nèi)因也是引起故障的重要原因之一。

2.1? 變頻器參數(shù)設(shè)置不合理及對策

要使變頻器正常運(yùn)行，除正常安裝外，參數(shù)的設(shè)置也至關(guān)重要，參數(shù)若設(shè)置不當(dāng)，輕則無法滿足運(yùn)轉(zhuǎn)需求條件，重則導(dǎo)致起動(dòng)、制動(dòng)的失敗，因此在使用時(shí)必須正確設(shè)置參數(shù)。

預(yù)防措施：為避免參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致變頻器故障，在設(shè)置時(shí)要嚴(yán)格按照說明書或有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，如在速度控制設(shè)置中，要通過靜態(tài)或動(dòng)態(tài)識(shí)別最后確定。

2.2? 過壓故障及預(yù)防措施

變頻器的過壓主要是在直流母線上，在正常情況下，變頻器有一個(gè)正常工作電壓范圍，在此范圍內(nèi)變頻器才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦電壓超過此范圍，產(chǎn)生的過電壓故障極有可能導(dǎo)致變頻器損壞，對變頻器會(huì)產(chǎn)生不良影響。

預(yù)防措施：確保電源電壓在變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)電壓范圍內(nèi)，并進(jìn)行定期檢修，同時(shí)檢查變頻器頻器的減速時(shí)間是否正確，若發(fā)現(xiàn)設(shè)置過短，適當(dāng)延長減速時(shí)間，此外，設(shè)置斜坡下降時(shí)間于負(fù)載的慣量相匹配。

2.3? 過載故障預(yù)防

出現(xiàn)過載故障時(shí)，電機(jī)仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，但其運(yùn)轉(zhuǎn)電流已超過了額定值，此故障是一個(gè)時(shí)間的積累，因此才出現(xiàn)故障初期不易被發(fā)現(xiàn)，容易被忽視，而一般在發(fā)現(xiàn)期，已是比較嚴(yán)重的時(shí)期，對變頻器的影響比較大。

預(yù)防措施：由于過載故障具有時(shí)間累積性，因此對其預(yù)防是排除故障的主要方法，在日常工作中，可通過延長加速時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間和檢查電網(wǎng)電壓等方式進(jìn)行預(yù)防。對于已出現(xiàn)過載故障的變頻器，通過檢查輸出三相的平衡性、是否在電機(jī)電纜上安裝有浪涌吸收裝置、變頻器輸出端開關(guān)是否誤動(dòng)作、變頻器的加速時(shí)間及參數(shù)是否設(shè)置正確，確定原因后“對癥處理”。

3? 變頻器各種故障的分析

變頻器故障可以分為變頻器本機(jī)故障、變頻器接口故障和電機(jī)故障三種，也可以分為有顯示故障代碼和沒顯示故障代碼兩種。

3.1? 變頻器過電壓故障

變頻器正常工作時(shí)，直流部電壓為全波整流后的平均值，如果線電壓為380V，平均直流電壓為Ud=1.35U線=513V。當(dāng)發(fā)生過電壓時(shí)，直流母線上儲(chǔ)能電容被充電，在母線電壓過高時(shí)，為了保護(hù)變頻器，變頻器會(huì)報(bào)過壓故障，并封鎖逆變器的脈沖輸出。

（1）來自電源輸入側(cè)的過壓。一般電源電壓不會(huì)使變頻器因過壓而跳閘，但雷電引入、補(bǔ)償電容在合閘式斷開時(shí)，有可能形成過壓故障。這種沖擊過壓主要特點(diǎn)是電壓變化率和幅值都很大。（2）來自負(fù)載側(cè)的過壓。在電機(jī)減速時(shí)，電機(jī)和負(fù)載的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)出來的電在直流母線上累積，造成母線電壓越來越高。（3）硬件問題引起的過壓。一是變頻器內(nèi)部硬件工作出問題，如電壓檢測、CPU處理出了問題。二是機(jī)械部分問題，如果安裝偏心就可能造成過壓故障。三是變頻器在長時(shí)間運(yùn)行后，中間直流回路電容對直流電壓的調(diào)節(jié)程度減弱，變頻器出現(xiàn)過壓跳閘的概率也會(huì)增大。

3.2? 變頻器過流故障

（1）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)速因帶不動(dòng)而大幅下降，一是電流急劇增加，過載保護(hù)來不及動(dòng)作，導(dǎo)致過電流跳閘;二是變頻器輸出側(cè)發(fā)生短路;三是變頻器自身工作不正常。（2）變頻器對于升、降速過程中的過電流，設(shè)置了防失速功能。當(dāng)升或降電流超過預(yù)置的上限電流Iset時(shí)，將暫停升或降速，待電流降至設(shè)定值Iset以下時(shí)，再繼續(xù)升或降速。但變頻器的降速防失速功能只考慮直流電壓，而無降速電流過大的自處理功能。（3）變頻器上電或一運(yùn)行就過流。這種保護(hù)一般是因變頻器硬件故障引起的，若負(fù)載正常，變頻器仍出現(xiàn)過流保護(hù)，一般是檢測電路所引起的。

3.3? 變頻器過載故障

過載有一個(gè)時(shí)間的積累，當(dāng)積累值達(dá)到時(shí)才報(bào)過載故障。主要原因有：（1）機(jī)械負(fù)荷過重，其主要特征是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。（2）三相電壓不平衡，致使其中一相的運(yùn)行電流過大，造成過載跳閘，主要現(xiàn)象是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不均。（3）變頻器內(nèi)部的電流檢測部分出現(xiàn)誤動(dòng)，檢測出的電流信號(hào)偏大，導(dǎo)致過載跳閘。

3.4? 變頻器過熱故障

變頻器內(nèi)部是由無數(shù)個(gè)電子元器件構(gòu)成的，其通電運(yùn)行有大量的熱量產(chǎn)生，特別是IGBT在高頻狀態(tài)下工作，容易發(fā)熱。當(dāng)變頻器所帶負(fù)載過重時(shí)，電流大幅上升，產(chǎn)生大量的熱量，變頻器也會(huì)過熱報(bào)警。

3.5? 變頻器缺相故障

輸入缺相檢測只存在三相產(chǎn)品中。如果進(jìn)線電源缺相，變頻器會(huì)報(bào)缺相故障，不能啟動(dòng)，如果是運(yùn)行中出現(xiàn)電源缺相，變頻器也會(huì)報(bào)故障停機(jī)，所以如果出現(xiàn)電源缺相，而且變頻器壞了，先是變頻器故障而后引起燒電源從而出現(xiàn)缺相。 當(dāng)變頻器輸入缺相后仍在運(yùn)行時(shí)，電容被反復(fù)大范圍充電，電容將會(huì)損壞，從而造成整臺(tái)變頻器的損壞。

3.6? 變頻器通訊故障

變頻器提供RS232、RS485串行通訊或總線通訊，組成單主單從或單主多從的通訊控制系統(tǒng)，變頻器的通訊故障主要集中在硬件接線錯(cuò)誤、通訊卡失常、EMC干擾、通訊協(xié)議出錯(cuò)、總線軟件配置出錯(cuò)等。