變頻器在使用中的故障防范及常見的故障診斷方法

朱雪瓊

摘 要： 變頻器能夠根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，從而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，此外，變頻器還有很多如過流、過壓、過載保護(hù)等功能。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高，變頻器也得到了極為廣泛的應(yīng)用。但由于使用方法不正確、設(shè)置環(huán)境不合理等原因，會(huì)極容易造成變頻器誤動(dòng)作、發(fā)生故障或者無法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。了解故障原因，掌握常見的故障診斷方法是變頻器學(xué)習(xí)中不可或缺的內(nèi)容。本文將對變頻器在使用中的故障防范及常見的故障診斷方法進(jìn)行介紹和分析。

關(guān)鍵詞：變頻器 故障防范 故障診斷

中圖分類號：TN943 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）07-0187-01

一、變頻器在使用中的故障防范

1.外部的電磁感應(yīng)干擾

變頻器周圍的干擾源會(huì)通過輻射、電源線侵入到變頻器內(nèi)部，導(dǎo)致控制回路的誤動(dòng)作，造成不正常工作、停機(jī)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞變頻器。應(yīng)對噪聲干擾具體方法：圍繞在變頻器周圍的所有接觸器、繼電器都應(yīng)裝上防止沖擊電壓的吸收裝置；減小控制回路的配線距離并且將主配線路分離；采用指定屏蔽線回路，如果線路較長，要采用適當(dāng)?shù)闹袛喾绞剑蛔冾l器的接低端子不能與電焊、動(dòng)力等設(shè)備的接地混用；將噪聲濾波器安裝在輸入端來避免干擾由電源進(jìn)線引入。

2.安裝環(huán)境，電源異常，雷擊、感應(yīng)雷電，電源高次諧波等

2.1安裝環(huán)境。變頻器為電子器件裝置，應(yīng)嚴(yán)格按照其規(guī)格書詳盡的安裝使用環(huán)境進(jìn)行安裝。但由于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的限制，確實(shí)無法滿足安裝要求的，至少要避免陽光直射；采用橡膠等避振措施；采用封閉式結(jié)構(gòu)對控制板進(jìn)行防腐防塵處理，根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件配備空調(diào)或者加熱器等，并定期檢查防塵控溫設(shè)備。

2.2電源異常。電源異常可以分3種：缺相、低電壓和停電，有時(shí)也會(huì)以混和的形式出現(xiàn)。應(yīng)將變頻器供電系統(tǒng)獨(dú)立出來；對要求瞬時(shí)停電后依然能繼續(xù)運(yùn)行的場合，變頻器和外部控制回路應(yīng)該采用瞬停補(bǔ)償方式；對要求必須量需運(yùn)行的設(shè)備，變頻器應(yīng)加裝能自動(dòng)切換的不停電電源裝置。

2.3雷擊、感應(yīng)雷電。為了防止沖擊電壓造成損壞，常把壓敏電阻等吸收元件安裝在變頻器輸入端。隨著IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內(nèi)部增加了更為完善的自診斷及故障防范功能，預(yù)先在變頻器內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施，可以使故障化解后保持繼續(xù)運(yùn)行，很大程度上提高了變頻器的可靠性。

2.4電源高次諧波。PWM是變頻器最常用的控制方式，運(yùn)行時(shí)會(huì)在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，造成電壓波形畸變，對電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。可采用專用變壓器給變頻器獨(dú)立供電；在變頻器輸入側(cè)加裝整流橋回路或?yàn)V波電抗器來降低高次諧波分量；在有進(jìn)相電容器的場合，在電容前串接大小合適的電抗器來減小諧波分量防止嚴(yán)重發(fā)熱。

2.5振動(dòng)、噪聲。電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和機(jī)械系統(tǒng)的共振會(huì)引起振動(dòng)，當(dāng)兩者頻率一致時(shí)最為嚴(yán)重。變頻裝置和電動(dòng)機(jī)有有噪聲。調(diào)試過程中，在保證控制精度的前提下，應(yīng)盡可能的減小脈沖轉(zhuǎn)矩成分；用變頻器的頻率屏蔽功能屏蔽掉機(jī)械共振點(diǎn)；選用低噪聲器件來降低變頻器噪聲；設(shè)置合適的交流電抗器來降低高次諧波。

2.6高頻開關(guān)形成尖峰電壓對電機(jī)絕緣不利。采用縮短變頻器與電機(jī)的配線距離或者安裝阻斷二極管的浪涌電壓吸收裝置來解決。

二、常見的故障及其處理辦法

1.過電流原因分析及處理辦法

過流故障一般因變頻器的加速時(shí)間短、負(fù)載突變，負(fù)荷分配不均等原因發(fā)。相應(yīng)的可通過延長加速時(shí)間、減少負(fù)荷突變、外加能耗制動(dòng)元件、對負(fù)荷分配進(jìn)行合理設(shè)計(jì)等方法來解決。若空載運(yùn)行仍顯示過流故障，則需要更換新的變頻器。

起動(dòng)時(shí)一升速就跳閘，這是十分嚴(yán)重的過電流現(xiàn)象，應(yīng)主要檢查：

（1）工作機(jī)械是否卡住，

（2）用兆歐表檢查負(fù)載側(cè)是否對地短路，

（3）變頻器功率模塊是否損壞，

（4）電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否過小，拖不動(dòng)系統(tǒng)。

起動(dòng)正常，在運(yùn)行過程中跳閘，則應(yīng)檢查：

（1）升/減速時(shí)間是否過短，嘗試加長升/減速時(shí)間，

（2）轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償是否設(shè)定太高，導(dǎo)致低頻時(shí)空載電流過大，

（3）電子熱繼電器動(dòng)過電流設(shè)定過小，引起變頻器誤動(dòng)作。

2.過載原因分析及處理辦法

電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但是運(yùn)行電流超過了額定值，這種情況稱為過載。應(yīng)對方法如下：

（1）電動(dòng)機(jī)溫度升高不多，應(yīng)首先檢查各個(gè)參數(shù)設(shè)置是否合理，電動(dòng)機(jī)允許短時(shí)間過載，但變頻器不允許，所以可考慮加大傳動(dòng)比來減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷，若傳動(dòng)比無法加大，則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量，甚至可以更換變頻器。

（2）若變頻器輸出端和電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓均不平衡，則變頻器內(nèi)部的逆變模塊或驅(qū)動(dòng)電路出了問題；若變頻器輸出端電壓平衡，電機(jī)側(cè)電壓不平衡，則應(yīng)檢查變頻器和電動(dòng)機(jī)之間線路是否存在斷路、接觸不良等現(xiàn)象；變頻器輸出端和電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓均平衡，應(yīng)查看跳閘時(shí)的工作狀態(tài)及頻率，調(diào)整合適的U/f比來排除故障。

（3）若上方法均無效，可在嘗試在輕載或空載的情況下，把變頻器的輸出電流與LED上顯示的運(yùn)行電流值進(jìn)行比較，若顯示值遠(yuǎn)大于測量值，說明變頻器內(nèi)部測得的電流值誤差大，“過載”跳閘為誤操作。

3.欠壓故障出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)首先檢查電源是否缺相，再看整流回路是否正常，最后看直流檢測電路上是否有問題。

4.過電壓報(bào)警一般出現(xiàn)在停機(jī)時(shí)，減速時(shí)間過短或、制動(dòng)電阻以及制動(dòng)單元有問題均會(huì)導(dǎo)致該故障。

三、維修實(shí)例

1.通電后富士變頻器各項(xiàng)顯示正常，但無電壓輸出。電源主回路通道正常，仔細(xì)檢查控制回路時(shí)發(fā)現(xiàn)：FWD（正轉(zhuǎn)）與CM（公共端）之間的接觸器常開觸點(diǎn)未接通，變頻器無法正常啟動(dòng)。修復(fù)好觸點(diǎn)后故障排除。

2.富士變頻器運(yùn)行中過電流報(bào)警。經(jīng)查電源主回路通道正常，并無短路、過載，通電測試后發(fā)現(xiàn)變頻器輸出電壓缺相。用萬用表測試得知功能模塊各開關(guān)完好，推斷為觸發(fā)電路故障，測得主板插座CN7、CN8有一相無PWM脈沖信號輸出，最終判斷是輸出PSU信號的IC8（LM324）損壞，更換后正常。

3.三菱變頻器帶負(fù)荷調(diào)速時(shí)易過載，檢查后發(fā)現(xiàn)變頻器設(shè)定的加、減速時(shí)間過短，適當(dāng)延長加、減速時(shí)間延長（符合設(shè)備要求）后故障排除。

變頻器的使用和維修是集理論知識、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、操作水平為一體的工作，只有充分的掌握變頻器內(nèi)部電子器件具備的功能和特點(diǎn)，勤學(xué)多練，才能用學(xué)到的知識使變頻器更好的服務(wù)于生產(chǎn)和生活。

參考文獻(xiàn)

[1]熊儉.《變頻器在使用中遇到的問題和故障防范》，發(fā)表于《科技致富導(dǎo)向》2012年第14期。

[2]李秋英.《變頻器維修故障案例分析》，發(fā)表于《漣鋼科技與管理》2015年第3期。