通用變頻器常見故障分析

朱小菲 惠兆乾

[摘 要]該文介紹了通用型變頻器經(jīng)常出現(xiàn)的一些故障,主要包括變頻器本體和機(jī)構(gòu)方面以及運(yùn)行過程中的問題,并針對(duì)具體的問題提出有效的處理方法和改進(jìn)措施。

[關(guān)鍵詞]變頻器 結(jié)構(gòu) 參數(shù)故障

一、變頻器的功能其常見故障

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。其中控制電路完成對(duì)主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電向電機(jī)供電。

1.整流器 ,它與單相或三相交流電源相連接,產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓。 2.中間電路,可以使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑,供逆變器使用,可以通過開關(guān)電源為各個(gè)控制線路供電,可以配置濾波或制動(dòng)裝置以提高變頻器性能。 3.逆變器 ,將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 4.控制電路 ,它將信號(hào)傳送給整流器、中間電路和逆變器,同時(shí)它也接收來自這些部分的信號(hào)。其主要組成部分是:輸出驅(qū)動(dòng)電路、操作控制電路。主要功能是利用信號(hào)來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件,提供操作變頻器的各種控制信號(hào),監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài),提供保護(hù)功能。

以下檢測(cè)過程無需打開變頻器機(jī)殼,僅僅在外部對(duì)一些常見現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)和判斷:1.上電無顯示。檢測(cè)辦法和判斷 :斷開電源線,檢查電源是否是否有缺相或斷路情況,如果電源正常則再次上電后則檢查檢查變頻器中間電路直流側(cè)端子P、N是否有電壓,如果上述檢查正常則判斷變頻器內(nèi)部損壞。2.開機(jī)運(yùn)行無輸出(電動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)) 。檢測(cè)辦法和判斷 :斷開輸出電機(jī)線,再次開機(jī)后觀察變頻器面板顯示的輸入頻率,同時(shí)測(cè)量交流輸出端子。可能原因是變頻器啟動(dòng)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤,控制面板停機(jī)后未復(fù)位,現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)無法開機(jī)。或者是外部電流控制方式控制時(shí)儀表420ma信號(hào)消失,可檢查儀表節(jié)點(diǎn)處理或調(diào)節(jié)參數(shù)改為手動(dòng)控制。手動(dòng)給定運(yùn)行頻率。3.運(yùn)行時(shí)“過電壓”保護(hù),變頻器停止輸出。檢測(cè)辦法和判斷 :檢查電網(wǎng)電壓是否過高,或者是電機(jī)負(fù)載慣性太大并且加減速時(shí)間太短導(dǎo)致的制動(dòng)問題。 4.運(yùn)行時(shí)“過電流”保護(hù),變頻器停止輸出 。檢測(cè)辦法和判斷 :主要是因?yàn)殡姍C(jī)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載過大。可以檢查負(fù)載情況降低負(fù)載。5.運(yùn)行時(shí)“過熱”保護(hù),變頻器停止輸出。檢測(cè)辦法和判斷 :視各品牌型號(hào)的變頻器配置不同,可能是環(huán)境溫度過高超過了變頻器允許限額,檢查散熱風(fēng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)是否損壞。6.運(yùn)行時(shí)“接地”保護(hù),變頻器停止輸出。檢測(cè)辦法和判斷 :參考操作手冊(cè),檢查變頻器及電機(jī)是否可靠接地,或者測(cè)量電機(jī)的絕緣度是否正常。 一般低壓電機(jī)必須大于0.5兆歐。同時(shí)搖電機(jī)絕緣時(shí),一定要將電機(jī)電源線同變頻器斷開,防止損壞變頻器整流部分。8.變頻器內(nèi)部發(fā)出異味。檢測(cè)辦法和判斷 :切勿開機(jī),很可能是變頻器內(nèi)部主濾波電容有破損漏液現(xiàn)象。 9.如判斷出變頻器部件損壞,則聯(lián)系供應(yīng)商或送交專業(yè)維修中心處理。

二、變頻器故障分析

(一)參數(shù)設(shè)置類故障

常用變頻器在使用中,是否能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的要求,變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要,如果參數(shù)設(shè)置不正確,會(huì)導(dǎo)致變頻器不能正常工作。

1.參數(shù)設(shè)置

常用變頻器,廠家對(duì)每一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)值。在這些參數(shù)值的情況下,用戶能以面板操作方式正常運(yùn)行的,但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。但事實(shí)上大部分用戶一般都要求由儀表DCS自動(dòng)控制。所以,用戶在正確使用變頻器之前,要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行:(1)確認(rèn)電機(jī)參數(shù),變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率,這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。(2)變頻器采取的控制方式,即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據(jù)控制精度,需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。(3)設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式,一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng),用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式,可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。(4)給定信號(hào)的選擇,一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式,面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定,當(dāng)然對(duì)于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后,變頻器基本上能正常工作,如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。(5)轉(zhuǎn)矩控制,一般廠家默認(rèn)較低,可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩百分比,以丹佛斯2800為例,一般設(shè)置160%。(6)抗晃電功能選擇,一般變頻器都自帶抗晃電功能,可根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)自啟動(dòng)及抗晃電時(shí)間。

2.參數(shù)設(shè)置類故障的處理

一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后,變頻器都不能正常運(yùn)行,一般可根據(jù)說明書進(jìn)行修改參數(shù)。如果以上不行,最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值,然后按上述步驟重新設(shè)置,對(duì)于每一個(gè)公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不相同。

(二)過壓類故障

變頻器都有一個(gè)正常的工作電壓范圍,當(dāng)電壓超過這個(gè)范圍時(shí)很可能損壞變頻器,變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。常見的過電壓有兩類。1.輸入交流電源過壓這種情況是指輸入電壓超過正常范圍,一般發(fā)生在節(jié)假日負(fù)載較輕,電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障,此時(shí)最好斷開電源,檢查、處理。2.發(fā)電類過電壓這種情況出現(xiàn)的概率較高,主要是電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速比實(shí)際轉(zhuǎn)速還高,使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器又沒有安裝制動(dòng)單元,有兩起情況可以引起這一故障。

當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí),其減速時(shí)間設(shè)的比較小,在減速過程中,變頻器輸出的速度比較快,而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢,使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高,電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器沒有能量回饋單元,因而變頻器支流直流回路電壓升高,超出保護(hù)值,出現(xiàn)故障,處理這種故障可以增加再生制動(dòng)單元,或者修改變頻器參數(shù),把變頻器減速時(shí)間設(shè)的長(zhǎng)一些。

(三)過流故障

過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均,輸出短路等原因引起的。這時(shí)一般可通過延長(zhǎng)加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障,說明變頻器逆變電路已環(huán),需要更換變頻器。

(四)過載故障

過載故障包括變頻過載和電機(jī)器過載。其可能是變頻器選型過小,加速時(shí)間太短,直流制動(dòng)量過大、電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重,所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載,也可能是由于電機(jī)潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器;如后者則要對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢修。

(五)其他故障

1.欠壓

說明變頻器電源輸入部分有問題,需檢查后才可以運(yùn)行。

2.溫度過高

如電動(dòng)機(jī)有溫度檢測(cè)裝置,檢查電動(dòng)機(jī)的散熱情況;變頻器溫度過高,檢查變頻器的通風(fēng)情況。

參考文獻(xiàn)

[1]通用變頻器維修技術(shù),王仁祥編。中國(guó)電力出版社

[2]丹佛斯變頻器技術(shù)手冊(cè)

[3]西門子S600變頻器使用手冊(cè)