變頻器常見故障分析

楊輝靜 張來華 陳 冬 盧永霞

摘 要:分析了變頻器常見的幾種外部和內部故障,并介紹了這幾種故障的預防辦法,為電氣技術人員預防和判斷變頻器故障提供借鑒。

關鍵詞:變頻器;故障;預防

中圖分類號:TP307文獻標識碼:A文章編號:16723198(2009)22029001お

1 引言

變頻器是一種向電動機提供變頻電源的設備,其具有智能化、數字化、網絡化等優點?；谧冾l器的交流電機變頻調速技術具有節電、調速方便、保護功能完善、組態靈活、可靠性強等特點,自20世紀80年代以來變頻調速技術在港口機械、冶金、造紙、電梯等多個領域也得到了非常廣泛的應用。隨著通用變頻器應用范圍的擴大,使用數量的不斷增加遇到的問題也越來越多,變頻器故障有外部原因也有內部原因,其常見故障見圖1。

以下就對這些常見故障進行分析并提出一些預防辦法,與同行交流。

2 變頻器外部原因故障

2.1 安裝環境

變頻器屬于電子設備,對安裝使用環境有一定的要求。若無法滿足這些要求,則必須采取相應的改善措施。溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素,應根據裝置要求的環境條件安裝散熱裝置且避免日光直射;振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因,應盡量避免安裝在振動沖擊較大的部位,否則應采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等會造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路,應對控制柜進行防腐防塵處理,并采用封閉式結構。

2.2 外部的電磁感應干擾

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部,引起控制回路誤動作,造成工作不正?；蛲C,嚴重時甚至損壞變頻器。在變頻器自身的抗干擾能力一定的情況下,可在外部采取噪聲抑制措施,消除干擾源。抑制噪聲干擾的具體方法:(1)變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上加裝防止沖擊電壓的吸收裝置,如RC吸收器;(2)盡量縮短控制回路的配線距離,并使其與主回路分離;(3)指定采用屏蔽線回路,須按規定進行,若線路較長,應采用合理的中繼方式;(4)變頻器接地端子應按規定進行,不能同電焊、動力接地混用;(5)變頻器輸入端安裝噪聲濾波器,避免由電源進線引入干擾。

2.3 電源異常

電源異常表現為各種形式,常見的有缺相、低電壓、停電這三種,有時也出現它們的混和形式。這些異?，F象的主要原因大多是輸電線路因風、雪、雷擊造成的,有時也因為同一供電系統內出現對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節有很大差異。除電壓波動外,有些電網或自行發電單位,也會出現頻率波動,并且這些現象有時在短時間內重復出現,為保證設備的正常運行,對變頻器供電電源也提出相應要求。如果附近有直接起動電動機和電磁爐等設備,為防止這些設備投入時造成的電壓降低,應和變頻器供電系統分離,減小相互影響。對于要求瞬時停電后仍能繼續運行的場合,除選擇合適價格的變頻器外,還應預先考慮負載電機的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補償方式,當電壓回復后,通過速度追蹤和測速電機的檢測來防止在加速中的過電流。對于要求不能停止運行的設備,要對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。

2.4 雷擊、感應雷電

雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓有時也能造成變頻器的損壞。此外,當電源系統一次側帶有真空斷路器時,斷路器開閉也能產生較高的沖擊電壓。變壓器一次側真空斷路器斷開時,通過耦合在二次側形成很高的電壓沖擊尖峰。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞,通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件,保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當使用真空斷路器時,應盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器。如變壓器一次側有真空斷路器,因在控制順序上應在真空斷路器動作前先將變頻器斷開。

3 變頻器內部原因故障

3.1 參數設置故障

變頻器在使用中,參數設置非常重要,如參數設置不當,輕則不能滿足傳動系統的控制要求,導致起動、制動的失敗或工作時常跳閘,嚴重時會燒毀功率模塊IGBT或整流橋等器件。用戶在正式使用變頻器之前,要對變頻器參數進行設置,設置時按以下步驟進行:(1)設定電機參數:在變頻器參數中設定所接電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率。(2)設置變頻器采取的控制方式,即速度控制、轉矩控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據控制精度,需要進行靜態或動態辨識。(3)設定變頻器的啟動方式:變頻器在出廠時一般設定為從面板啟動,用戶可根據具體情況選擇面板、外部端子或通訊方式來啟動。(4)選擇給定頻率方式:通常變頻器的頻率給定有多種方式:面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定,可選擇這幾種方式的一種或幾種方式之和。正常設置以上參數后,變頻器基本上能正常工作。如想獲得更理想的控制效果,則需要根據實際情況并參考變頻器使用說明書修改有關參數。

3.2 過載故障

過載包括變頻過載和電機過載?？赡苁羌铀贂r間太短、直流制動量過大、電網電壓太低、負載過重等原因引起的。通常可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等方式來預防過載故障,對于變頻過載檢測一般都是由霍爾傳感器來完成的,通過檢測UV兩相電流,再由兩輸入或門COMOS電路來判斷變頻器是否過載。對負載過重過載故障的預防:首先保證所選的電機和變頻器的功率足夠拖動該負載。再要確保機械潤滑良好,生產機械進行定時保養。

3.3 可能的原因

主要原因有:環境溫度過高、風道阻塞、冷卻風機損壞不轉及溫度檢測電路異常。防止過熱故障應定期檢查以下各項:(1)環境溫度是否高于變頻器允許值,如是則采用降溫措施;(2)冷卻風機是否正常旋轉;(3)調制脈沖的頻率必須設定為缺省值;(4)冷卻風道的入口和出口不得堵塞。

3.4 過電壓故障

變頻器的過電壓集中表現在直流母線的支流電壓上,正常情況下,變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。如果以380V線電壓計算,則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發生時,直流母線的儲能電容將被充電,當電壓上升至760V左右時,變頻器過電壓保護動作。因此,對于變頻器來說,都有一個正常的工作電壓范圍,當電壓超過這個范圍時,很可能損壞變頻器。常見的過電壓故障有:(1)直流回路的電壓超過了跳閘電平;(2)供電電源電壓過高,或者電動機處于再生制動方式下引起過電壓;(3)斜坡下降過快,或者電動機由大慣量負載帶動旋轉而處于再生制動狀態下。過電壓故障預防檢查的步驟:(1)電源電壓必須在變頻器銘牌規定的范圍以內;(2)直流回路電壓控制器必須有效,而且正確地進行了參數化;(3)斜坡下降時間必須與負載的慣量相匹配。

4 結語

變頻器自身保護功能完善,正常使用維護不易發生故障,發生故障后,故障原因的準確判斷和處理可以讓變頻器迅速恢復工作,為此加強變頻器的日常維護、管理及操作人員的培訓就非常必要。

參考文獻

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