淺析變頻器應用于三相異步交流電機中的常見故障及維修對策

摘 要:隨著節能的普及和工業自動化的推廣，變頻器的使用越來越多，用于三相異步交流電機，控制和調節電機速度。當電機的工作電流頻率低于50Hz的時候，能節省電能，因此變頻器是國家號召提倡推廣的節能產品之一。本文就變頻器應用于三相異步交流電機中的常見故障，作出相應的維修對策。

關鍵詞:變頻器常見故障維修對策

中圖分類號:TM921文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0065-01

1 電機變頻器的工作原理

為交—直—交電壓源型變頻調速系統，即先將交流輸入整流為直流，再把直流逆變為所需頻率的交流。通過控制程序可以自由改變其輸出頻率，從而可以平滑地軟啟動電機、軟停車。再加上變頻器設有輸出濾波器，有較好的輸出波形補償，從而減少了由于輸出線較長而造成的傳輸損耗。變頻器可以通過改變潛油電機定子供電頻率來改變電機的轉速，以實現潛油電機的調速。交流異步電動機的轉速公式為:

n=60F1(1-S)/P式中，n-電機轉速， F1-定子供電頻率，P-極對數，S-轉差率。

2 常見故障及維修對策

2.1 電源異常

電源異常表現為各種形式，但大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現它們的混和形式。這些異常現象的主要原因多半是輸電線路因風、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。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。若長期在故障情況下運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。

2.2 開關電源損壞

開關電源損壞是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關電源的負載發生短路造成的，在使用中如若聽到刺耳的尖叫聲，這是由脈沖變壓器發出的，很有可能開關電源輸出側有短路現象。我們可以從輸出側查找故障。此外當發生無顯示，控制端子無電壓，DC12V，24V風扇不運轉等現象時我們首先應該考慮是否開關電源損壞了。

2.3 過熱

過熱是變頻器工作過程中經常碰到的一個故障。當遇到這種情況時，首先考慮散熱風扇是否正常運轉，觀察機器外部就可以觀察風扇是否運轉，此外，對于30kW以上的機器在機器內部也帶有一個散熱風扇，此風扇的損壞也會導致OH的報警。

2.4 IGBT故障

IGBT模塊損壞，是引起SC故障報警的原因之一。驅動電路損壞也容易導致SC故障報警。另外電機抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負載發生故障而導致IGBT模塊的損壞如負載發生短路，堵轉等。其次驅動電路老化也有可能導致驅動波形失真，或驅動電壓波動太大而導致IGBT損壞，從而導致SC故障報警。

2.5 過電壓故障

電源電壓太高、降速時間太短、降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想，來不及放電，或增加外接制動電阻和制動單元;或檢查放電回路有沒有發生故障，實際并不放電。

2.6 欠壓故障

原因是電源電壓太低、電源缺相、整流橋故障。如果六個整流二極管中有部分因損壞而短路，整流后的電壓將下降。對于整流器件和晶閘管的損壞，應注意經常檢查，及時更換。

2.7 接地故障

接地故障也是工作過程經常發生的故障，在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環境因數的影響，工作點很容易發生飄移，導致GF報警。

2.8 過電流故障

過電流故障產生原因:(1)工作中過電流。即拖動系統在工作過程中出現過電流。（2)升速時過電流。當負載的慣性較大，而升速時間又設定得太短時，意味著在升速過程中，變頻器的工作效率上升太快，電動機的同步轉速迅速上升，而電動機轉子的轉速因負載慣性較大而跟不上去，結果是升速電流太大。（3)降速中的過電流。當負載的慣性較大，而降速時間設定得太短時，也會引起過電流。因為，降速時間太短，同步轉速迅速下降，而電動機轉子因負載的慣性大，仍維持較高的轉速，這時同樣可以是轉子繞組切割磁力線的速度太大而產生過電流。

2.9 電子器件接觸不良故障

潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應對控制板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結構;溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據裝置要求的環境條件安裝空調或避免日光直射。

2.10 測試整流電路

找到變頻器內部直流電源的P端和N端，將萬用表調到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，正常時有幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復以上步驟，都應得到相同結果。如果有以下結果，可以判定電路已出現異常，A.阻值三相不平衡，說明整流橋有故障。B.紅表棒接P端時，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或啟動電阻出現故障。

2.11 測試逆變電路

將紅表棒接到P端，黑表棒分別接U、V、W上，應該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應該為無窮大。將黑表棒N端，重復以上步驟應得到相同結果，否則可確定逆變模塊有故障。在表態測試結果正常以后，才可進行動態測試，即上電試機。

3 變頻器的保養

應用變頻技術能夠保證電機工作在最佳工況，可以延長電機的使用壽命，同時節電效果明顯。但是也存在著一次性投資較大的問題，由于使用方法不正確或設置環境不合理，將容易造成變頻器誤動作及發生故障，所以要確保變頻器在安全可靠、正常穩定的狀態下運行，盡可能的做到以下保養措施:（1)變頻器須解體，查看內部是否有異常現象(如:鏍絲松動、焊錫脫落、器件松動、器件燒焦、燒煳現象);(2)檢查變頻器內部易老化器件，如風扇，功率器件，功率電容，及印板老化現象;(3）清理變頻器內部粉塵，油污，腐蝕性及導體雜質。對主要印板如:主控板，驅動板，開關電源板。采用全新品進口電子清潔劑進行噴洗，去除其老化層及導電物質;（4）對變頻器主要控制部分進行先進的加膜處理。起到防塵，防老化，防導電物質，防水，及腐蝕性物質。

4 結語

盡管國內對變頻器應用于三相異步交流電機由來已久，但目前的研究仍然處于理論研究及實驗室研究階段，對應用過程中存在的問題及常見故障的維修對策，要靠正確的使用、細心觀察和分析，這些實踐經驗的積累，是一個長期的過程。

參考文獻

[1]張燕賓.SPWM變頻調速應用技術.北京:機械工業出版社.

[2]周志敏，周紀海，紀愛華.變頻電源實用技術.北京:中國電力出版社.