淺談變頻器常見(jiàn)故障與維修

朱呈林 李家治

【摘 要】變頻器的工作原理的關(guān)鍵是將電壓及頻率從不變化轉(zhuǎn)化為可變化，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，工作環(huán)境較為嚴(yán)苛，對(duì)設(shè)備質(zhì)量要求較高，對(duì)于變頻器的質(zhì)量控制和管理，及時(shí)處理故障，對(duì)于確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行具有關(guān)鍵意義變頻器在正常使用過(guò)程中出現(xiàn)故障的原因除了本身功能故障、誤操作、設(shè)備老化外，外部因素的干擾入侵也極易導(dǎo)致?lián)p壞和事故的發(fā)生，故障防范中既要注重設(shè)備制造水平的提升，也應(yīng)加強(qiáng)干擾源的防范與及時(shí)處理，確保變頻器運(yùn)行安全。

【關(guān)鍵詞】變頻器；使用問(wèn)題；故障；防范

中圖分類(lèi)號(hào)：TN773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

變頻器應(yīng)用過(guò)程中卻存在故障，影響冶金企業(yè)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)綜合成效?；诖耍瑸槭蛊髽I(yè)得以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)目標(biāo)，分析變頻器故障及故障處理方略顯得尤為重要。

1、變頻器的功能和特點(diǎn)

逆變器是將一個(gè)頻率的交流電轉(zhuǎn)換成另一個(gè)頻率的交流電的一種電子或機(jī)電裝置，該裝置還可以改變電壓，傳統(tǒng)上這些裝置是被稱為發(fā)電機(jī)的機(jī)電裝置。還使用帶有汞弧整流器或真空管的裝置，隨著固態(tài)電子器件的出現(xiàn)可以建立全電子變頻器，這些裝置通常由整流級(jí)（產(chǎn)生直流電）組成，然后將整流級(jí)反向以產(chǎn)生所需的頻率AC。逆變器可以使用晶閘管、IGCT或IGBT。如果需要電壓轉(zhuǎn)換，則變壓器通常包括在AC輸入或輸出電路中，并且變壓器還可以在輸入和輸出AC電路之間提供電流隔離。還可以在直流電路中添加電池，以改善轉(zhuǎn)換器在輸入功率中的瞬時(shí)停電，轉(zhuǎn)換器的功率處理能力從幾瓦到幾兆瓦不等，當(dāng)兩個(gè)相鄰的電網(wǎng)在不同的頻率下工作時(shí)，轉(zhuǎn)換器用于將大量的交流從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率，變頻器驅(qū)動(dòng)器是用于泵、風(fēng)機(jī)等交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的一種變頻器。交流電機(jī)的速度取決于交流電源的頻率，所以改變頻率可以改變電機(jī)的速度，這允許改變風(fēng)扇或泵的輸出以匹配工藝條件，從而可以提供節(jié)能。飛機(jī)通常使用400Hz的功率，因此地面功率設(shè)備需要50Hz或60Hz到400Hz的頻率轉(zhuǎn)換器，用于為地面上的飛機(jī)提供功率。在可再生能源系統(tǒng)中，變頻器是現(xiàn)代多兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的重要組成部分。高壓直流輸電系統(tǒng)可以作為大型負(fù)載變換器。

2、變頻器常見(jiàn)故障

比較常見(jiàn)的故障有：1）過(guò)載故障。過(guò)載故障主要分為電機(jī)過(guò)載和變頻器過(guò)載。電機(jī)過(guò)載主要是由于變頻器功率低，不能驅(qū)動(dòng)電機(jī)。此外，這可能是由于電機(jī)所攜帶的設(shè)備的機(jī)械潤(rùn)滑性能，變頻器過(guò)載主要是由加速時(shí)間短、電壓低或直流自動(dòng)化程度高引起的。通?？梢酝ㄟ^(guò)增加加速時(shí)間、系統(tǒng)時(shí)間和升壓來(lái)解決。2）過(guò)壓和欠壓故障。這種故障的主要原因是接收外部電源故障，或可能由檢測(cè)電路的損壞引起，但后者是少數(shù)情況。3）過(guò)流故障。過(guò)電流故障可能由變頻器本身或外部電氣設(shè)備引起，如果是由變頻器引起的往往是由于參數(shù)設(shè)置不合理以及硬件缺陷導(dǎo)致過(guò)電流故障，一旦發(fā)生此故障必須首先使用鉗形功率計(jì)測(cè)量變頻器的輸出電流，并觀察電流是否平衡。如果不平衡則表示變頻器的內(nèi)部裝置有故障，如果是由外部電氣設(shè)備引起的往往是因?yàn)殡姍C(jī)的負(fù)載在短時(shí)間內(nèi)變化很大，造成巨大的沖擊和過(guò)電流情況。電纜線路或每個(gè)相對(duì)接地處的絕緣損壞可能導(dǎo)致電流切斷引起的過(guò)電流；如果變頻器裝有測(cè)速編碼器，并且速度反饋信號(hào)異?；騺G失也可能導(dǎo)致過(guò)電流情況。4）外圍電路損壞。有時(shí)，轉(zhuǎn)換器的失效不是由其自身問(wèn)題引起的，而是由外圍電路的故障引起的，這可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器的失效。通常，外圍電路故障主要是交流接觸器和繼電器故障，因此在變頻器修復(fù)時(shí)，需要檢查外圍電路，需要仔細(xì)檢查勵(lì)磁電機(jī)。

3、動(dòng)態(tài)測(cè)試

經(jīng)過(guò)靜態(tài)測(cè)試，沒(méi)有異常結(jié)果，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，即上電測(cè)試機(jī)。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，需要注意以下幾個(gè)方面：首先，在通電前，需要確保輸入電壓正確，如電源380V至220V的變換器將導(dǎo)致爆炸的情況。第二，確保轉(zhuǎn)換器的所有接口都連接牢固、正確。如果連接不正確，很容易知道變換器將發(fā)生故障，嚴(yán)重的情況也會(huì)導(dǎo)致爆炸情況。第三，接通電源后，檢測(cè)故障顯示內(nèi)容，確定故障原因。第四，如果沒(méi)有顯示故障，首先檢查相關(guān)參數(shù)，恢復(fù)參數(shù)后，不連接電機(jī)啟動(dòng)變頻器，分別測(cè)試U、V和W的輸出電壓值。如果結(jié)果不平衡，則表明驅(qū)動(dòng)板或模板存在故障。

4、變頻器常見(jiàn)故障維修對(duì)策

4.1過(guò)壓故障

變頻器過(guò)壓故障是指變頻器中間電路直流電壓超過(guò)電壓極限值。通常而言，引發(fā)該種故障可能與雷雨天氣有關(guān)，在雷電的影響下，使得變頻器電壓過(guò)高而停止運(yùn)行，此時(shí)維修人員僅需短暫時(shí)間后再接通變頻器電源即可。由于雷電是一瞬間的，因而雷雨天氣對(duì)變頻器的影響同樣是短暫的。除去受雷雨天氣影響外，變頻器在驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載過(guò)程中，同樣會(huì)引發(fā)過(guò)壓故障，此時(shí)維修人員需要對(duì)變頻器減速時(shí)間參數(shù)予以延長(zhǎng)處理，繼而便可實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)壓故障的有效排除。

4.2過(guò)電流故障

變頻器過(guò)電流故障是指輸入變頻器難以承受的電流，進(jìn)而使得變頻器難以運(yùn)行，通常而言，倘若電流在變頻器承受電流1/5以上時(shí)，便會(huì)引發(fā)停機(jī)問(wèn)題。引發(fā)過(guò)電流故障時(shí)，維修人員第一步要對(duì)變頻器予以拆解處理，檢測(cè)傳感器損壞與否，倘若沒(méi)有損壞，對(duì)變頻器進(jìn)行重新啟動(dòng)即可；倘若變頻器損傷，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更換。

4.3快熔斷故障

受變頻器輸出端短路或主控板誤觸發(fā)等因素影響，使得變頻器IGBT損壞、快速熔斷器損壞，進(jìn)而引發(fā)快熔斷故障。這種這一故障，維修人員可運(yùn)用萬(wàn)用表檢測(cè)變頻器輸入輸出及P+/N，倘若檢測(cè)結(jié)果顯示IGBT損壞而整流模塊正常，則可能是快速熔斷損壞，通過(guò)更換快速熔斷器僅可排除變頻器故障。

4.4短路故障

變頻器短路故障指的是因?yàn)樽冾l器內(nèi)部器件短路而引發(fā)的故障。針對(duì)該種故障，第一步要對(duì)變頻器內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，倘若存在短路問(wèn)題，可能是功率模塊引發(fā)故障，從而對(duì)變頻器驅(qū)動(dòng)電路造成不利影響，針對(duì)該種情況，維修人員僅需對(duì)功率模塊修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路予以更換，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的有效排除，使變頻器恢復(fù)正常運(yùn)行。

4.5過(guò)載故障

變頻器過(guò)載故障指的是變頻器運(yùn)行電流超過(guò)額定值而引發(fā)的故障。在電網(wǎng)電壓不足、加速時(shí)間短等原因影響下，極易引發(fā)變頻器過(guò)載或者電機(jī)設(shè)備過(guò)載。通常而言，倘若加速時(shí)間不足，維修人員可一定程度延長(zhǎng)加速時(shí)間；倘若負(fù)載過(guò)重，維修人員可更換更大功率的變頻器及電機(jī)；另外，還應(yīng)當(dāng)防止在電網(wǎng)電壓不足時(shí)運(yùn)用變頻器，適時(shí)對(duì)負(fù)載變頻器開(kāi)展檢修，開(kāi)展?jié)櫥S護(hù)，保證變頻器的有序運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，伴隨電力行業(yè)的不斷發(fā)展，變頻設(shè)備在諸多行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因而，對(duì)變頻器的維修維護(hù)提出了越來(lái)越嚴(yán)苛的要求，維修人員應(yīng)當(dāng)不斷提高自身的變頻器維修技能水平。日常維修工作是提高變頻器使用壽命的一大保障，務(wù)必要提高對(duì)變頻器維修工作的有效重視。維修人員要不斷加強(qiáng)自我學(xué)習(xí)，嫻熟掌握變頻器維修相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)變頻器維修管理，保證變頻器的有序運(yùn)行，使變頻器充分發(fā)揮節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)。

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（作者單位：河南心連心化肥有限公司）