通用變頻器常見故障分析

朱小菲 惠兆乾

[摘 要]該文介紹了通用型變頻器經常出現的一些故障,主要包括變頻器本體和機構方面以及運行過程中的問題,并針對具體的問題提出有效的處理方法和改進措施。

[關鍵詞]變頻器 結構 參數故障

一、變頻器的功能其常見故障

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實現電機的變速運行的設備。其中控制電路完成對主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆變成交流電向電機供電。

1.整流器 ,它與單相或三相交流電源相連接,產生脈動的直流電壓。 2.中間電路,可以使脈動的直流電壓變得穩定或平滑,供逆變器使用,可以通過開關電源為各個控制線路供電,可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。 3.逆變器 ,將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 4.控制電路 ,它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器,同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是:輸出驅動電路、操作控制電路。主要功能是利用信號來開關逆變器的半導體器件,提供操作變頻器的各種控制信號,監視變頻器的工作狀態,提供保護功能。

以下檢測過程無需打開變頻器機殼,僅僅在外部對一些常見現象進行檢測和判斷:1.上電無顯示。檢測辦法和判斷 :斷開電源線,檢查電源是否是否有缺相或斷路情況,如果電源正常則再次上電后則檢查檢查變頻器中間電路直流側端子P、N是否有電壓,如果上述檢查正常則判斷變頻器內部損壞。2.開機運行無輸出(電動機不啟動) 。檢測辦法和判斷 :斷開輸出電機線,再次開機后觀察變頻器面板顯示的輸入頻率,同時測量交流輸出端子?？赡茉蚴亲冾l器啟動參數設置錯誤,控制面板停機后未復位,現場開關無法開機?；蛘呤峭獠侩娏骺刂品绞娇刂茣r儀表420ma信號消失,可檢查儀表節點處理或調節參數改為手動控制。手動給定運行頻率。3.運行時“過電壓”保護,變頻器停止輸出。檢測辦法和判斷 :檢查電網電壓是否過高,或者是電機負載慣性太大并且加減速時間太短導致的制動問題。 4.運行時“過電流”保護,變頻器停止輸出 。檢測辦法和判斷 :主要是因為電機堵轉或負載過大。可以檢查負載情況降低負載。5.運行時“過熱”保護,變頻器停止輸出。檢測辦法和判斷 :視各品牌型號的變頻器配置不同,可能是環境溫度過高超過了變頻器允許限額,檢查散熱風機是否運轉是否損壞。6.運行時“接地”保護,變頻器停止輸出。檢測辦法和判斷 :參考操作手冊,檢查變頻器及電機是否可靠接地,或者測量電機的絕緣度是否正常。 一般低壓電機必須大于0.5兆歐。同時搖電機絕緣時,一定要將電機電源線同變頻器斷開,防止損壞變頻器整流部分。8.變頻器內部發出異味。檢測辦法和判斷 :切勿開機,很可能是變頻器內部主濾波電容有破損漏液現象。 9.如判斷出變頻器部件損壞,則聯系供應商或送交專業維修中心處理。

二、變頻器故障分析

(一)參數設置類故障

常用變頻器在使用中,是否能滿足傳動系統的要求,變頻器的參數設置非常重要,如果參數設置不正確,會導致變頻器不能正常工作。

1.參數設置

常用變頻器,廠家對每一個參數都有一個默認值。在這些參數值的情況下,用戶能以面板操作方式正常運行的,但以面板操作并不滿足大多數傳動系統的要求。但事實上大部分用戶一般都要求由儀表DCS自動控制。所以,用戶在正確使用變頻器之前,要對變頻器參數時從以下幾個方面進行:(1)確認電機參數,變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率,這些參數可以從電機銘牌中直接得到。(2)變頻器采取的控制方式,即速度控制、轉距控制、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,一般變頻器在出廠時設定從面板啟動,用戶可以根據實際情況選擇啟動方式,可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。(4)給定信號的選擇,一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式,面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定,當然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設置以上參數之后,變頻器基本上能正常工作,如要獲得更好的控制效果則只能根據實際情況修改相關參數。(5)轉矩控制,一般廠家默認較低,可根據實際情況調節電機啟動轉矩百分比,以丹佛斯2800為例,一般設置160%。(6)抗晃電功能選擇,一般變頻器都自帶抗晃電功能,可根據參數調節自啟動及抗晃電時間。

2.參數設置類故障的處理

一旦發生了參數設置類故障后,變頻器都不能正常運行,一般可根據說明書進行修改參數。如果以上不行,最好是能夠把所有參數恢復出廠值,然后按上述步驟重新設置,對于每一個公司的變頻器其參數恢復方式也不相同。

(二)過壓類故障

變頻器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,變頻器的過電壓集中表現在直流母線的支流電壓上。常見的過電壓有兩類。1.輸入交流電源過壓這種情況是指輸入電壓超過正常范圍,一般發生在節假日負載較輕,電壓升高或降低而線路出現故障,此時最好斷開電源,檢查、處理。2.發電類過電壓這種情況出現的概率較高,主要是電機的同步轉速比實際轉速還高,使電動機處于發電狀態,而變頻器又沒有安裝制動單元,有兩起情況可以引起這一故障。

當變頻器拖動大慣性負載時,其減速時間設的比較小,在減速過程中,變頻器輸出的速度比較快,而負載靠本身阻力減速比較慢,使負載拖動電動機的轉速比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還要高,電動機處于發電狀態,而變頻器沒有能量回饋單元,因而變頻器支流直流回路電壓升高,超出保護值,出現故障,處理這種故障可以增加再生制動單元,或者修改變頻器參數,把變頻器減速時間設的長一些。

(三)過流故障

過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發生突變、負荷分配不均,輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障,說明變頻器逆變電路已環,需要更換變頻器。

(四)過載故障

過載故障包括變頻過載和電機器過載。其可能是變頻器選型過小,加速時間太短,直流制動量過大、電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等。負載過重,所選的電機和變頻器不能拖動該負載,也可能是由于電機潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器;如后者則要對電機進行檢修。

(五)其他故障

1.欠壓

說明變頻器電源輸入部分有問題,需檢查后才可以運行。

2.溫度過高

如電動機有溫度檢測裝置,檢查電動機的散熱情況;變頻器溫度過高,檢查變頻器的通風情況。

參考文獻

[1]通用變頻器維修技術,王仁祥編。中國電力出版社

[2]丹佛斯變頻器技術手冊

[3]西門子S600變頻器使用手冊