軟啟動器典型故障分析與判斷方法解析

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軟啟動器典型故障分析與判斷方法解析

關俊峰

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山063200）

【摘要】針對電機軟啟動器頻繁發生的故障停機現象進行深入分析、總結，提出預判及處理方法，以保證快速有效地排除故障，增加設備運行可靠性。

【關鍵詞】軟啟動器；停機故障；功率單元；電阻；電壓

1　引言

某公司90 kW以上低壓電機啟動方式為變頻或軟啟動器，投產以來頻繁發生軟啟動器停機故障，故障類型分為兩大類：控制面板故障、功率單元故障?？刂泼姘鍨檐泦悠骱诵目刂撇糠郑瓿蓴祿幚砑翱刂?，為集成電路。功率單元為軟啟動器主回路部分，完成電能輸送及信號采集。投產后，功率單元主要發生故障為：SCR短路、旁路開路、負載斷路。經過檢查，外部電路都無問題，為軟啟動器本身故障引起的停機，對公司的正常生產造成嚴重的影響。針對此類故障，廠家技術人員表示只能在故障的時候更換軟啟動器備件，無預防措施。因軟啟動器備件費用很高。為此我們對軟啟動器解體、研究、分析、總結，以便快速有效地查找故障，采用分體式更換備件，針對具體故障元件進行更換，快速有效地排除故障，減少備件及維護成本，同時針對故障研究測量方法，以便做到預判及提前處理，增加設備運行可靠性。

2　軟啟動器原理及基本結構

軟啟動器是一種集電機軟起動、軟停車和多種保護功能于一體的新型電機控制裝置，國外稱為Soft Starter，軟啟動器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間，這種電路如三相全控橋式整流電路。典型布線圖如圖1。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。軟啟動器的基本結構分為面板控制器和主回路功率單元兩大部分，控制器包括顯示面板、信號采集器、保護功能板、通訊卡集于一體的控制單元。功率單元主要包括三相分體式母排、六個反并聯晶閘管、三個旁路接觸器、三相電流采集單元，功率單元三相獨立連接，可分體拆卸。功率單元結構如圖2。晶閘管及電流采集單元分別引出六條連接線連接于面板控制器，分別為TB2、TB3、TB4（電流電壓采集檢測單元及接觸器控制單元，晶閘管控制單元)、TB5、TB6、TB7(晶閘管控制單元)。

圖1　SCR典型布線圖

圖2　功率單元結構圖

3　故障原因分析及判斷測量方法

此次列舉的故障類型，只針對軟啟動器本身的故障，對于外部故障，軟啟動器保護功能準確反映出來的故障，處理相對準確簡單，這里不做闡述。我公司應用的軟啟動器投產后，常見的幾種典型的故障類型分別為SCR短路、旁路開路、負載斷路三種。

SCR短路，指的是軟啟動器晶閘管短路。采用的是獨立三相分布式結構，三相分別有監測元件，通常報文為SCR（A、B、C當中一相）短路。對于此類故障，首先要確定報文的真實性，由于軟啟動器控制器為單獨的獨立部分，由集成電路板構成，不排除內部監測元件問題引發的軟啟動器誤報。所以就需要我們對功率單元進行監測判斷，通過拆解及翻閱大量材料，得出兩種辦法，即電阻法和電壓法。電阻法，拆下電機引線及控制器與功率單元的連接線（TB2-TB7），因其晶閘管采用反并聯連接，在軟啟動器電源下電停止后，測量其進線端（L1、L2、L3）一端與其對應的出線端（T1、T2、T3）一端。這里舉L1、T1為例。用萬用表測量其L1-T1之間的電阻，因晶閘管工作特性，任何一相的電阻值都應該不小于10000贅，如果小于10000贅，則判斷其晶閘管出現問題、應立即更換。電壓法，電壓檢測可以確定一個可控硅短路的條件，電壓法將軟啟動器控制電源下電（拆下控制電源端子L1、L2端子），也就是禁止發出啟動命令，讓晶閘管無門極電壓，將軟啟動器進線端（L1、L2、L3）施加電壓，晶閘管存在泄漏電流，但泄漏電流無法精確檢測，測量其L1-T1、L2-T2、L3-T3之間的電壓值，泄漏電流大，測量電壓值低，用其方法，舉中性點接地系統星型接法為例，L1-T1、L2-T2、L3-T3之間的電壓值不得低于220 V，如果測量值低于220 V，則說明晶閘管導通特性變差，存在短路可能，必須進行更換。如果兩種方法測量值都在正常值，故障仍無法消除，則考慮軟啟動器控制器出現問題，更換控制器消除故障。兩種方法結合使用，可在設備停電檢修時，對軟啟動器晶閘管進行檢查、判斷，預判晶閘管的工作特性好壞，提前預防。

旁路開路，旁路開路是檢測電源電極旁路接觸器工作狀態，在發生接觸器故障時，報文可以準確報出旁路開路。旁路開路也代表著接觸器應該吸合還是無法吸合，故障原因：（1）控制電壓為低電平；（2）功率模塊旁路失效。

（1）控制電壓為低電平：功率單元內接觸器控制電壓為48 V，電壓過低可能為控制器內變壓元件損壞、插頭TB2、TB3、TB4虛接或插針損壞、接觸器線圈控制線損壞造成電壓過低，接觸器無法吸合，查找原因，對應處理，簡單快速。

（2）功率模塊旁路失效：功率單元失效指的是接觸器硬性故障，導致接觸器無法完成吸合，包括接觸器觸電燒毀、接觸器線圈損壞的故障，由于結構限制，接觸器與母排固定模式為焊接，無法單獨更換接觸器，這時就要更換單相功率單元，功率單元為分體滑道式安裝，更換一相簡單、快捷。

負載斷路，負載斷路就是監測其負載連接狀態，軟啟動器監測負載斷路是通過電流監測單元完成。軟啟動器與負載連接線故障及電機繞組斷路都可通過負載斷路反映出來。但日常使用過程中這兩種故障的幾率較小，多數的故障都為電流監測元件故障，判斷步驟簡單，將三相電流監測單元連接線TB2、TB3、TB4互換連接，如報文報對應插頭連接相的負載斷路，則表明負載電流監測元件故障，導致軟啟動器控制器判別無電流為負載斷路。經過對其拆解，電流監測元件為母排穿心式連接，更換操作容易，因其三相獨立結構完全一樣，不用考慮三相對應的問題，更換即可。

4　結論

（1）通過分析總結，對軟啟動器結構及原理有了足夠的了解，針對具體故障制定判別方法，及時快速地處理故障，恢復生產。

（2）透過故障分析，利用其判斷方法，可提前判斷元件性能的劣化程度，早發現早處理。

（3）對故障元件的單獨更換，減少整體備件更換的浪費，節省備件維護成本。

（4）針對典型故障，掌握判別方法，舉一反三，適用于同類設備故障判別。

Analysis of Typical Faults of Soft Starter and Diagnosis Methods

GUAN Junfeng

(Shougang Jingtang Iron & Steel United Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063200, China)

【Abstract】After commissioning the soft starter had frequently broken down. Through deepened analysis and conclusion of the phenomenon, a pre-judgment and treatment method was put forward, to ensure fast and effective diagnosis of the fault and improve the operation reliability of the equipment.

【Keywords】soft starter; shutdown fault; power unit; resistance; voltage

作者簡介：關俊峰（1985-），男，大學本科學歷，工程師，現從事電氣設備管理工作。

收稿日期：2015－09－02

【文章編號】1006-6764(2015)12-0009-02

【文獻標識碼】B

【中圖分類號】TM3