電氣設備中變頻器的安裝調試與故障處理

李有志

（重慶工業設備安裝集團有限公司，重慶 400020）

變頻器的應用涉及到鋼鐵、化學、汽車、機床、電機機械、食品、造紙、水泥、礦業、石油等工業領域，通過變頻器的功能參數的設置調試，就可以實現相應的功能，一般都有數十甚至上百個參數供用戶選擇，在實際應用中，沒必要對每一參數都進行設置和調試，多數只要采用出廠設定值即可。但有些參數由于和實際使用情況有很大關系，因此要根據實際使用情況進行設定和調試。變頻器安裝后調試的好與壞就決定了變頻器的使用壽命、應用效果以及運行的穩定性等等，最終反映出的效果就是企業經濟利益的大小。

1 變頻器的選型分析

1.1 變頻器的選型

選擇變頻器，必須充分考慮以下三點：(1)電壓等級與控制電機相符。(2)額定電流為控制電機額定電流的1.1～1.5倍。選擇變頻器時，必須以實際的電機電流值作為選擇變頻器的依據，而電機額定功率值只能作為參考。同時應考慮到變頻器的輸出含有很多的諧波分量，因此建議選型時變頻器具有一定的余量。(3)根據被控設備負載的特性選擇變頻器的類型(圖1)。

由圖1可見，A屬變轉矩類型的負載，如風機和泵類負載等；B屬需要較大啟動力矩的負載，如擠出機和攪拌機；C屬恒轉矩負載，如傳送帶和壓縮機等。

1.2 變頻器常用功能參數

因各類型變頻器功能有差異，而相同功能參數的名稱也不一致，由于基本參數是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。

1.2.1 加減速時間。加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。通常用頻率設定信號上升，下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。加速時間設定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時間設定的要點是：防止平滑濾波電路電壓過高，不使再生過壓而使變頻器跳閘。加減速時間可根據負載計算出來，但在調試中常采取按負載和經驗先設定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流，過電壓報警；然后將加減速設定時間逐漸縮短，以運轉中不發生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。

1.2.2 轉矩提升。又叫轉矩補償，是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉矩降低，而人為的把低頻率范圍v／f增大的方法。設定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉矩，使電動機加速順利進行。如采用手動補償時，根據負載特征，尤其是負載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉矩負載，如選擇不當會出現低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現象，甚至還會出現電動機帶負載起動時電流大，而轉速上不去的現象。

1.2.3 電子熱過載保護。本功能為保護電動機過熱而設置，它是變頻器內CPU根據運轉電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用P一拖一'，場合，而在"一拖多"時，則應在各臺電動機上加裝過熱繼電器。電子熱保護設定值(%)=[電動機額定電流(A)／變頻器額定輸出電流(A)]X100%。

1.2.4 頻率限制。即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設備的一種保護功能。

2 通用變頻器調試的步驟

變頻器能夠成功的應用到各種負載中，得到長期穩定的運行，現場調試很關鍵，必須按照相應的步驟進行。

2.1 變頻器調試的步驟

(1)將變頻器的電源輸入端子經過漏電保護開關接到電源上；(2)將變頻器的接地端子接地；(3)確認變頻器名牌標簽的電壓頻率等級與電網的是否相吻合，無誤后送電；(4)主接觸器吸合，風扇運轉，用萬用表Ac檔測試輸入電源電壓是否在標準規范內；(5)熟悉變頻器的操作鍵盤鍵：FWD(正向運行鍵：令驅動器正向行)、REV(反向運行鍵：令驅動器反向運行)、ESC／DISTL(退出／顯示鍵：退出功能項的數據更改，故障狀態退出，退出子菜單或由功能項菜單進入狀態顯示菜單)、STOP／RESET(停止復位鍵：令驅動器停止運行，異常復位，故障確認)，PRG(參數設定／移位鍵)、SET(參數設定值：數值修改完畢保存，監視狀態下改變監視對象)、▲V(參數變更／加減鍵：設定值及參數變更使用，監視狀態下改變給定頻率)、JOG(寸動運行鍵：按下寸動運行，松開停止運行)，不同變頻器操作鍵的定義基本相同。(6)運行變頻器到50Hz，測試變頻器U、V、w三相輸出電壓平衡。(7)斷電完全沒顯示后，接上電機線。

2.2 變頻器帶電機空載運行

(1)設置電機的基本額定參數，要綜合考慮變頻器的工作電流。(2)設定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設置轉矩特性。Y／f類型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉矩類型等項目。最高頻率是變頻器--電動機系統可以運行的最高頻率，由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當電動機容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時，應按電動機及其負載的要求進行設定。基本頻率是變頻器對電動機進行恒功率控制和恒轉矩控制的分界線，應按電動機的額定電壓進行設定。轉矩類型指的是負載是恒轉矩負載還是變轉矩負載。用戶根據變頻器使用說明書中的V／f類型圖和負載特點，選擇其中的一種類型。通用變頻器均備有多條v／f曲線供用戶選擇，用戶在使用時應根據負載的性質選擇合適的v／f曲線。為了改善變頻器啟動時的低速性能，使電機輸出的轉矩能滿足生產負載啟動的要求，要調整啟動轉矩。在異步電機變頻調速系統中，轉矩的控制較復雜。在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持v／f為常數，則磁通將減小，進而減小了電機的輸出轉矩。為此，在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉矩，一般變頻器均由用戶進行人工設定補償。(3)變頻器的頻率設置及運行控制均為鍵盤模式，按運行鍵、停止鍵，觀察電機是否能正常地啟動、停止。(4)熟悉變頻器運行發生故障時的保護代碼，觀察熱保護繼電器的出廠值，觀察過載保護的設定值，需要時可以修改。變頻器的使用人員可以按變頻器的使用說明書對變頻器的電子熱繼電器功能進行設定。電子熱繼電器的門限值定義為電動機和變頻器兩者的額定電流的比值，通常用百分數表示。當變頻器的輸出電流超過其容許電流時，變頻器電子熱繼電器的門限電流的最大值不超過變頻器的最大容許輸出電流。(5)運行變頻器到滿額，測試輸出電壓及電流，看是否與鍵盤監視的值相吻合。

2.3 帶載試運行

(1)手動操作變頻器面板的運行停止鍵，觀察電機運行停止過程及變頻器的監視，看是否有異?，F象。(2)如果啟動、停止電機過程中變頻器出現過流保護動作，應重新設定加速、減速時間。電機在加、減速時的加速度取決于加速轉矩，而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設定的。若電機轉動慣量或電機負載變化，按預先設定的頻率變化率升速或減速時，有可能出現加速轉矩不夠，從而造成電機失速，即電機轉速與變頻器輸出頻紡不協調，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據電機轉動慣量和負載合理設定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機轉速變化率相協調。檢查此項設定是否合理的方法是先按經驗選定加、減速時間進行設定，若在啟動過程中出現過流，則可適當延長加速時間；若在制動過程中出現過流，則適當延長減速時間。另一方面，加、減速時間不宜設定太長，時間太長將影響生產效率，特別是在頻繁啟、制動的運行工況下。(3)如果變頻器仍然存在運行故障，應嘗試增加最大電流的保護值，但是不能取消保護，應留有至少10%,-20%的保護余量。(4)如果變頻器運行故障還是發生，應更換更大一級功率的變頻器。(5)如果變頻器帶動電動機在啟動過程中達不到預設速度，可能有兩種情況：系統發生機械共振，可以從電機運轉的聲音進行判斷。采用設置頻率跳躍值的方法，可以避開共振點。一般變頻器能設定三級跳躍點。v／f控制的變頻器驅動異步電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉速會發生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉動慣量較小時更為嚴重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據系統出現振蕩的頻率點，在v／f曲線上設置跨跳點及跨跳寬度。當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統能夠正常運行。電機的轉矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠參數設置不同，在相同的條件下，帶載能力不同，也可能因變頻器控制方法不同，造成電機的帶載能力不同；或因系統的輸出效率不同，造成帶載能力會有所差異。對于這種情況，可以增加轉矩提升量的值。如果達不到，可用手動轉矩提升功能，不要設定過大，電機這時的溫升會增加。對于風機和泵類負載，應減少降轉矩的曲線值。

2.4 變頻器與上位機相連接的系統調試

設定完成后，如果系統中有上位機，將變頻器的控制線直接與上位機控制線相連，并將變頻器的擦作模式改為端子控制。根據上位機系統的需要，調定變頻器接收頻率信號端子的量程O～5V或O～lOV，以及變頻器對模擬頻率信號采樣的響應速度。如果需要另外的監視表頭，應選擇模擬輸出的監視量，并調整變頻器輸出監視量端子的量程。

3 變頻器調試時常見問題的處理措施

3.1 外部的電磁感應干擾處理方法。如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動作，造成工作不正常或停機，嚴重時甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要，但由于受裝置成本限制，在外部采取噪聲抑制措施，消除干擾源顯得更合理，更必要，以下幾項措施是對噪聲干擾實行"三不"原則的具體方法：

(1)變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如Rc吸收器；(2)盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離；(3)指定采用屏蔽線的回路，必須按規定進行，若線路較長，應采用合理的中繼方式；(4)變頻器接地端子應按規定進行，不能同電焊，動力接地混用；(5)變頻器輸入端安裝噪聲濾波器，不接受干擾的"三不"原則。

3.2 變頻器對周邊設備的影響及故障防范。變頻器的安裝使用也將對其他設備產生影響，因此，研究應該采取哪些措施是非常必要的。

(1)電源高次諧波：由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式，在電源側產生高次諧波電流，并造成電壓波形畸變，對電源系統產生嚴重影響，通常采用的處理措施是：采用專用變壓器對變頻器供電，與其它供電系統分離；在變頻器輸入側加裝濾波電抗器，降低高次諧波分理。(2)對于有進線電容器的場合因高次諧波電流將使電容電流增加，造成發熱嚴重，必須在電容前串接電抗器，以減小諧波分量。此外，由于變頻器的軟件開發更加完善，可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施，并使故障化解后仍能保持繼續運行。

結語。綜上所述，變頻器在應用調試時一定要按照調試的步驟，充分理解變頻器的功能參數并設置，充分理解負載的工藝要求，考慮現場環境，盡可能一次調試成功，并保持良好的長期穩定的運行效果。

[1]查蘭俊,楊民.變頻器安裝調試措施與對策.中國鋁業貴州分公司；中國鋁業貴州分公司；貴州貴陽【期刊】有色冶金節能，2005-04-28.