變頻器常見故障分析與預防措施

史慧翔

摘要 近年來，隨著我國工業自動化水平的不斷提高，變頻器的應用也越來越廣泛。然而，由于各種因素的影響，使得變頻器在使用過程中經常會出現一些故障。為了使變頻器能夠安全可靠運行，必須采取相應的預防措施。基于此點，本文就變頻器常見故障分析與預防措施進行論述。

關鍵詞 變頻器；故障；預防措施

中圖分類號TN773 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0119-02

1 變頻器概述

變頻器即VFD，其主要是通過對電動機的工作電源頻率進行改變，以達到控制電動機的目的。變頻器本身屬于一種電力控制設備，主要應用的是微電子及變頻技術。變頻器一般由以下幾個部分組成：制動單元、微處理單元、濾波、整流、逆變、檢測單元以及驅動單元等等。它能夠按照電動機的具體需求為其提供所需的電源電壓，從而實現調速和節能。此外，大部分變頻器都具備多種保護功能，如過載保護、過電壓保護以及過電流保護等。

可以說變頻器最主要的作用就是節能，而節能效果最為明顯的應屬在風機和水泵等大功率設備的應用上。為有效地確保生產過程中的可靠性，各類用于生產的機械設備在設計配套的動力驅動裝置時，一般都會預留出一定的富余量。如果電動機無法在滿負荷的條件下運行，除提供給動力驅動裝置所需的動力外，一部分多余的力矩會造成有功功率消耗的增加，從而導致電能浪費。以往風機和水泵等設備主要采用的都是一些較為傳統的調速方法，即通過對出入口位置處的擋板及閥門開度進行調節，來控制風量和供水量，這樣不僅輸入的功率較大，而且還有很大一部分的能源消耗在擋板及閥門的截流過程中。而采用變頻器進行調速時，若是在流量要求相對較小的情況下，便可通過降低風機或水泵的轉速來滿足正常的運行要求，進而達到了節能的目的。

2 變頻器常見故障及種類

2.1 變頻器常見故障

1）過電流。過電流故障包括三個方面，即恒速、減速、加速過電流，造成該故障的原因在于變頻器的負載發生突變、加減速時間過短、輸出短路、負荷分配不均等。過電流故障是變頻器報警發生率最高的現象；

2）過電壓。過電壓故障是指當電動機處于發電狀態下，變頻器因沒有足夠的能量處理單元而導致其直流回路電壓升高，直至電壓值超過定額保護值引發的故障。一般情況下，過電壓報警是在停機的時候發生，造成其報警的主要原因是制動電阻損壞或減速時間過短；

3）過熱。過熱故障是指變頻器設備在運行時的溫度超過行業規定的標準而造成的故障，造成過熱故障的主要原因包括溫度傳感器性能偏差、周圍溫度過高、馬達溫度過高、風機堵轉等；

4）過載。過載故障是指電動機雖然處于旋轉狀態，但是其運行電流已經高于額定值而引發的變頻器故障；

5）接地故障。接地故障是指因電纜破損、絕緣劣化、電機燒毀等原因而引發的接地、接觸；

6）開關電源損壞。一般情況下，開關電源損壞是因其負載產生短路現象而造成的，這也是變頻器普遍存在的故障現象；

7）其它。其它故障包括限流運行故障、輸出不平衡故障、欠電壓故障等。

2.2 故障種類

變頻器常見故障的種類較為繁雜，通常情況下可遵循以下特性進行分類：

1）按照故障發生的時間進行分類，即老化性故障、突發性故障和間歇性故障。老化性故障經常出現在設備生命運行周期的后階段，多見于疲勞磨損、元器件老化引起的故障；突發性故障是指在設備正常運行的狀態下突然出現的故障，并導致設備部分功能喪失；間歇性故障是指故障發生呈間斷性、無規律性、時有時無；

2）按照故障發生的規律進行分類，即永久性故障和偶發性故障。永久性故障是指因可控硅、晶體管損壞而造成主電路功能喪失出現的故障，該故障現象會一直存在；偶發性故障是指因干擾信號、插件接觸不良、元件虛焊等因素引起的電路異常，該故障現象是間歇出現的；

3）按照故障所在部位進行分類，即內部故障、電源故障。內部故障是指由于變頻器自身所引發的故障，如濾波電容和整流器部分出現欠過壓、短路等故障，逆變器部分出現欠壓、短路、不平衡、過流、輸出過壓等故障。除此之外還包括電動機故障、控制系統故障等；電源故障是指因變頻器所連接的電網電壓不穩定而造成的故障，如缺相、欠壓、過壓等。

3 變頻器常見故障的預防措施

由于導致變頻器故障的原因較為復雜，并且影響因素也相對較多，從而增大了預防的難度，為有效降低或避免變頻器故障的發生，應針對主要的影響因素采取相應的預防措施。

3.1 物理環境

3.1.1 溫度

這是造成變頻器故障的主要因素之一。溫度又分為變頻器工作溫度及其所處的環境溫度兩類。1）工作溫度。變頻器多是由一些大功率的電子元器件構成，它們非常容易受到工作溫度的影響。一般的變頻器產品要求工作溫度應控制在0℃~45℃這一范圍內，但是為確保工作的安全性和可靠性，在實際使用的過程中應盡可能留有一定的余地，可將溫度控制40℃以下。同時變頻器必須嚴格按照說明書的要求進行安裝，容易發熱的元器件必須與柜體保持足夠的距離，并且不允許緊貼地面進行安裝；2）環境溫度。首先，應確保變頻器所在工作地點的溫度恒定，而且該溫度應控制在要求的范圍以內；其次，若是變頻器工作環境的溫度較高且溫度變化較大，則其內部很容易出現結露的情況，這樣會導致設備的絕緣下降，嚴重時還有可能造成短路，為防止這一現象的發生，可在變頻器柜體內加適量的干燥劑。

3.1.2 腐蝕性氣體

如果在變頻器的工作環境中存在濃度較大的腐蝕性氣體，那么不僅會對元器件的引線、電路板等造成腐蝕，而且還會加劇一些塑料器件的老化速度，從而導致絕緣性能下降。針對這一情況，應將控制柜制成封閉式結構，并且應經常對變頻器內部通風情況進行檢查，一旦發現通風不暢，應立即更換濾網，以此來確保其內部空氣流通，熱量也能夠及時散發。

3.2 參數設置

大多數變頻器的設置參數都在50個左右，其中每一個參數都有具體的選擇范圍，在實際使用過程中，常會發生因個別參數設置不當導致變頻器無法正常運行的情況發生。此時應先查找出引發故障的具體原因，并對相應的參數進行修改，這樣便可以使變頻器恢復正常運行。需注意的是在設置參數時，必須嚴格按照說明書中的要求進行操作。

3.3 維護

1）創建良好運行環境。配備專人對變頻器進行定期吸塵、清掃，保持變頻器風道暢通、內部清潔、無污垢。此外，做好變頻器周圍環境的清潔工作，使其運行在干燥的外部環境中，禁止在其周圍堆放雜物。在完成環境衛生清掃之后，必須認真檢查是否存在遺漏的導線、螺絲等，避免因丟失小金屬物品而導致變頻器故障；

2）做好外觀檢查工作。當變頻器處于運行狀態時，可以從其外觀目視檢查運行狀況是否存在異常現象。在巡檢時，通過鍵盤面板轉換鍵查閱變頻器的運行參數來全面掌握變頻器的運行狀態。

3.4 故障診斷

變頻器本身都具備強大的故障診斷功能，可對內部發生的一些故障進行保護。變頻器在故障復位以前、保護跳閘后的這一期間內，會始終顯示故障代碼。維修人員可以按照指示代碼來確定其故障原因，這樣不僅能夠縮小故障查找的范圍，并且開可以節省查找故障的時間，有利于及時對故障進行維修。

參考文獻

[1]馬天兵，楊洪濤，章元.采煤機用VF61變頻器故障機理研究[J].煤炭工程，2010(3).

[2]陳善國.兩起典型引風機變頻器故障的分析[J].浙江電力，2010(4).

[3]周海如.淺談通用變頻器的維護及故障維修方法[D].2011河南有色金屬工業科技創新會議論文集，2011(11).

[4]王海寧.淺議丹佛斯變頻器故障和處理[J].科技致富向導，2010(5).