淺析提高變頻器使用效果

[摘要]隨著工業自動化的迅速發展，作為其重要組成部分的變頻器得到廣泛的應用。變頻器工作性能的穩定性直接影響自動控制系統的控制精度和使用效率，故如何提高其使用效果的問題也日顯突出。作好變頻器的故障分析和檢測工作，既可以提高設備運行水平，降低設備維修費用，又能提高設備維護人員分析問題、解決問題的能力，積累現場工作經驗，提高其故障診斷能力，從而縮短設備維護、維修的時間，提高其工作效率。在變頻器使用過程中，變頻器過電流故障是常見故障之一，下面就變頻器過電流方面的問題進行探討。

[關鍵詞]變頻器 過電流 判斷

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720012－01

一、變頻器故障現象及故障類型

1．故障現象。變頻器在運行過程中或轉速升、降過程中過電流跳閘。

2．故障類型。加速過電流、減速過電流、恒速過電流。

二、變頻器故障原因分析

變頻器的故障原因可以分為兩個方面：變頻器內部故障和外部設備故障。

（一）變頻器內部常見故障

1．參數設置不正確，如PID調節器的P參數、I參數設定不合理，超調過大，造成變頻器輸出電流振蕩，加減速時間設定太短等。

2．變頻器內部硬件故障，如變頻器本身受到電磁干擾引起誤動作、不工作或工作異常；變頻器的檢測元件故障引起過電流保護動作；變頻器的整流側和逆變側元器件損壞引起電路過電流；變頻器電源回路異常引起工作不正常等。

（二）外部常見故障

1．變頻器容量選擇不當，與負載特性不匹配，引起過電流。

2．電機負載突變，引起大的沖擊電流而使保護裝置動作。

3．變頻器電源側缺相、電機內部故障引起過電流。

4．變頻器輸出側有功率因素叫子矯正電容或浪涌吸收裝置等。

三、變頻器過電流跳閘原因的判斷

通用變頻器的過電流跳閘故障是變頻器的常見故障之一，它通常由于過電流、短路接地、發熱、欠電流和諧波等引起。為了提高故障的判斷效率，最好分別檢查變頻器和電機。

（一）檢查方法

1．斷開變頻器外部控制電路，用手動方式試驗變頻器，如果變頻器正常，說明變頻器完好，重新設置參數，然后用一個試驗信號或電位器接到外部信號控制端子上，試驗變頻器的性能。

2．用萬用表和兆歐表檢查變頻器的絕緣情況，其絕緣值應符合該變頻器的技術標準，如果變頻器的輸出側安裝了接觸器，還應該檢查接觸器的觸點是否正常。

3．外部控制信號一般是各種傳感器的輸出信號，或來自控制器，應根據傳感器或控制器的檢驗方法檢驗，最好采用現場信號檢驗儀校驗。

4．如果條件允許，最好采用工頻電源啟動電機試驗，并使其運行一段時間后觀察是否存在異常。

（二）故障判斷

1．變頻器運行中跳閘后，電機外殼仍然燙手，如果電機不過載，故障一般是由于載波頻率調整過高引起，應調整載波頻率，判斷故障是否消除。

2．電機運行過程中堵轉，一般是由于電機軸承故障和機械連接部位有機械干涉現象所致。判斷方法是：電機卸載，旋轉電機軸，觀察電機軸的轉動是否靈活。

3．電機運行過程中突然斷開負載，故障有兩種可能：一是外部控制信號斷開引起，檢查三相電源是否平衡，如果三相電源不平衡，檢查電源側是否斷相、電機接線端子及繞組內部是否斷線；二是變頻器逆變器模塊故障引起，通過測量變頻器主回路輸出端子U、V、W分別與直流側的P、N端子之間的正、反向電阻來判斷逆變器模塊是否損壞。在多數情況下，逆變管損壞后都呈正、反向都導通的現象，IGBT管損壞后，其正、反向的電阻值要小于二極管正向導通時的電阻。

4．加速時過電流調閘，主要原因是電路短路、加速時間設置過短所引起。外部故障：檢查電機連接端子U、V、W電路是否有短路，按負載慣量加速時間是否設置過短；檢查逆變器模塊下半橋電路或驅動電路是否正常。

5．減速時過電流跳閘，主要原因是電路短路、減速時間設置過短所引起。外部故障：檢查電機連接端子U、V、W電路是否有短路或接地，按負載慣量減速時間是否設置過短；檢查逆變器模塊上半橋電路是否正常。

6．變頻器頻繁出現過電流保護，引起這種現象的原因是比較復雜的，需要檢查才能判斷其故障原因，檢查過程如下：首先檢查變頻器輸出線、電機輸入端子等有無短路和接地現象；電機控制回路接點是否有接觸不良引起電機輸入缺相；斷開電機測量變頻器輸出電壓是否平衡、幅值是否正常，如都正常，可更換電機試運行。其次，檢查變頻器的通風是否良好，溫升是否過大。

7．變頻器控制電路板過電流，其原因：有導電性固體顆粒附著在電路板上或有腐蝕性氣體，使控制電路板腐蝕而絕緣降低；控制電路的零電位與機殼連接在一起，由于接地不良，使控制電路零電位受干擾；連接插件松動，會出現過電流故障時有時無等現象。

8．變頻器主電路板過電流，其原因：首先是濾波電容老化、諧波干擾過大；其次是連接線有毛刺，致使相連端子短接，造成短路。維護時，當電容量低于初期值的80%、絕緣阻抗在5MΩ以下時，應考慮更換電容器。

四、結束語

綜上所述，變頻器外部原因引起的過電流跳閘的原因有以下幾種情況：

1．電動機負載突變引起較大的沖擊電流造成過電流保護動作。

2．電機內部和電機絕緣損壞，造成短路，導致過電流保護動作。

3．當變頻器控制系統中裝有測速編碼器時，速度反饋信號丟失或非正常時會出現過電流。

4．變頻器輸出側安裝了接觸器，接觸器的抖動或損壞，會導致電路接觸不良欠壓運行或缺相運行，使變頻器過電流保護動作。

參考文獻：

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[3]韓安榮，通用變頻器及應用，北京：機械工業出版社，2000.

[4]馮垛生，變頻器的應用與維護，廣州：華南理工大學出版社，2001.

作者簡介：

譚春祿（1968-），男，重慶豐都人，長江師范學院講師，主要從事可編程控制系統、工業電氣控制系統、電機學等方面的教學及研究。