變頻器應用中的故障及處理措施分析

趙明逸 修科華

(大唐姜堰燃機熱電有限責任公司,江蘇泰州 225500)

變頻器應用中的故障及處理措施分析

趙明逸 修科華

(大唐姜堰燃機熱電有限責任公司,江蘇泰州 225500)

隨著現代工業的發展,越來越多的用到電力自動化技術,從而推動了變頻器在工業生產和生活當中的應用。本研究主要對變頻器的各種故障進行分析,闡述了常規的處理方法,希望可以提高變頻器應用效率。

變頻器 應用 故障 處理

變頻器是計算機技術、現代控制技術和網絡技術的有機結合,具有調速范圍寬、調速精度高、動態響應快、運行效率高等特點,現在已廣泛應用于電力、機械、工業等領域。為了使變頻器工作更加可靠、穩定,在使用過程中必須采取措施,抑制它對外圍設備以及外圍設備對它的電氣干擾,同時需要熟悉變頻器故障解決辦法。

1 參數設置故障

在正常的使用當中。內部參數的設置對于變頻器的正常運行也是非常重要的。如果內部參數的設置不正確,有可能導致電機的傳動達不到要求,從而使電機不能夠正常的啟動和制動,或者是工作失敗,使工作開關跳閘等問題。嚴重時會燒壞變頻器的整流模塊。導致不可預測的損失。

所以用戶在使用變頻器之前一定要對變頻器的參數進行正確的整定,主要設置參數有,變頻器的額定電壓、最大承受的電流,最大輸出頻率、轉速、所帶電機的功率等。還要設置變頻器所采取的的控制方式。變頻器主要的控制方式有速度控制、轉矩控制或者是其他控制。還要設置變頻器的控制精度等問題。 如果想得到變頻器最理想的、最節能、最有效的控制運行方式,用戶則要根據實際的要求按照說明書來設定相關參數。

2 過流故障

過流按照不同階段分,可以分為減速過程中的過流,加速過程中的過流和勻速工程中的過流。過流的產生主要是由于在變頻器工作的時候加速時間過短、負載突然變化、負載分配不均勻等因素造成的。(1)重新啟動時,電機一升速就跳閘,為典型的過流現象。其主要原因是輸出電路短路,逆變模塊損壞、機械部位卡死、電機轉矩過小等。 (2)上電就顯示過流,此時一般不能復位。其主要原因是模塊、驅動電路、電流檢測電路損壞。(3)重新起動時,不立即跳閘而是在加速時跳閘。其主要原因是加速時間設置太短、電流上限設置太小、V/F設定較高。(4)變二頻器主回路上電就顯過流,變頻器未起動時有電流顯示且電流在變化,可判斷互感器已損壞。

所以為減少過流現象的產生,注意設定變頻器的加速時間,如果加速時間過短引起過流,可以適當延長加速時間。 如果是由于負載過大或分配不均的情況時,可以適當減輕負載。如果使用這些方法后仍無法消除故障,那么就斷開變頻器負載,此時若仍過流,則說明變頻器逆變電路已壞,需更換變頻器;或者可進一步斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點,復位后運行,此時若仍過流,則很可能是IPM模塊損壞,需更換。IPM模塊內含有過壓、過流、欠壓、過載、缺相、短路等保護功能電路,這些小故障信號都是經過模塊傳送到位處理器的。微處理器接收到信號后,一方面封鎖脈沖輸上不去,另一方面將故障信息顯示在面板上。

3 過載故障

變頻器的過載可以分為變頻過載和電機過載。過載時會使變頻器內部的電子元件過流,從而使其發熱。輕則是元器件老化損壞縮短使用壽命,重則是直接燒壞變頻器。變頻器過載主要是由于直流控制量過大、電網壓力太低,以及負載過重等原因引起的。通常情況下。我們在使用時一定要檢查電網的電壓、減輕負載,避免過載發生。也可以通過延長加速時間來使其轉速或轉矩緩慢增加。減少因電流不斷增加造成發熱現象的產生。同時在正常的使用當中也要保證機械接觸面的良好潤滑,對生產機械進行定時的檢修和維護。

4 過壓故障

變頻器的過壓主要體現在直流母線的電壓上。正常情況下,變頻器的直流電為三相全波整流后的平均值。以380V線電壓來計算,則平均直流電壓為1.5倍的線電壓,為513V。當在過電壓發生時,直流母線上的電容將會被充電。當電壓上升到750V左右的時候,變頻器過電壓保護就會動作。所以說,對于變頻器而言,要有一個正常的電壓范圍,如果電壓超過變頻器的最大承受額定電壓。就很有可能損壞變頻器。對于兩臺電動機拖動同一負載的情況下由于負載分配不均也會發生過電壓的現象,例如,一臺電動機的轉速大于另一臺的轉速的時候,轉速高的處于電動機狀態而較低轉速的電機處在發電狀態。在這種情況下是會產生過電壓故障的。

在雷雨天氣,雷電串入變頻器電源,使變頻器直流側的電壓檢測器動作跳閘,此時通常需斷開變頻器電源lmin左右后再合上,即可復位。變頻器驅動出現過壓故障時,變頻器的減速停止屬于再生制動,在停止過程中,變頻器的輸出頻率線性下降,而負載電機的頻率髙于變頻器的輸出頻率使負載電機處于發電狀態,導致變頻器跳閘。這種情形也出現在多臺變頻器控制多臺電機拖動同一負荷時,其原因是負荷未作合理分配。如果兩臺電機拖動一個負載,當一臺電機實際轉速大于另一臺電機的同步轉速時,轉速高的電機當于原動機,轉速低的處于發電狀態,從而引發故障。對于此類故障,一是延長減速時間或增大制動電阻或增加制動單元;二是將變頻器的停止方式設置為自有停車;三是增加負荷分配控制。

5 過熱故障

過熱故障的原因主要是由于環境溫度的升高、風機散熱口堵塞,還有就是冷卻風機損壞、 溫度檢測裝置發生故障產生異常判斷等。具體來說,電機過熱可能由于以下原因造成:第一,負荷太大。在電機的額定表中,除了連續額定以外還有短時間額定參數。第二,周圍溫度太高。電機的額定值由周圍的溫度來決定。電機可能燒壞,可降低電機周圍的溫度,使之在可使用范圍。第三,電機的相間耐壓不足。使用電機相間的沖擊耐壓,高于最大沖擊電壓電機。400V級的變頻器,應使用變頻器專用電機。第四,處于矢量控制狀態,還未實施自學習。未實施自學習的系統,便不具備矢量控制的功能?？梢允闺姍C進行自學習或通過計算設定電機參數。

為了避免過熱故障的產生,在實際生產中要定期的檢查風機散熱口是否通暢,溫度檢測裝置是否正常。冷卻裝置是否能夠正常工作的。

6 欠壓故障

變頻器的欠壓故障就是給變頻器提供電源的電壓突然降低或者是缺相。如果電網的電能質量不好,會產生瞬間電壓降低的現象,這勢必會造成直流母線電壓過低。為了解決變頻器欠壓故障可以設置變頻器的自動啟動的功能, 即當電網的電壓突然降低是變頻器停止工作,當電網恢復正常之后,變頻器在重新啟動。

7 干擾故障

在實際運行中,變頻器的控制信號是弱電信號,會受到外圍設備電磁噪聲的干擾,從而引起變頻器動作錯誤;同時變頻器運行中產生的電磁噪聲、泄露電流和高次諧波會干擾外圍設備,造成設備錯誤動作甚至破壞。鑒于此,必須采取措施抑制這些電氣干擾,阻止變頻器本身和外圍設備受到影響。

一旦啟動變頻器,控制裝置便有干擾或是調幅收音出現雜音?？赡苁怯捎谧冾l器的開關動作發出的噪聲,可以采取以下對策:第一,降低變頻器的載波頻率;第二,在變頻器的電源輸入側設置噪聲濾波器;第三,在變頻器的輸出側設噪聲濾波器;第四,電纜的外面套上金屬管。金屬對雜波有屏蔽作用,可以在變頻器的周圍用鐵箱屏蔽。第五,變頻器及電機一定要接地。第六,主回路接線和控制接線分離走線。

8 結語

變頻器的發展和更新在不斷的方便我們的生活,提高生產環境,節約能源。我們在正確分析變頻器故障產生問題原因的同時,也要給出更合理的解決方法,使變頻器的作用發揮到最大限度。減少我們在使用過程中有可能產生的不必要的損失。

[1]鄭旭東,關鴻權等.通用變頻器運行過程中存在的問題及對策[J].石化技術,2001(4).

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