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          變頻器故障分析

          204 04-29

                    目前人們所說(shuō)的交流調速系統,主要指電子式電力變換器對交流電動(dòng)機的變頻調速系統。變頻調速系統以其優(yōu)越于直流傳動(dòng)的特點(diǎn),在很多場(chǎng)合中都被作為首選的傳動(dòng)方案,現代變頻調速基本都采用16位或32位單片機作為控制核心,從而實(shí)現全數字化控制,調速性能與直流調速基本相近,但使用變頻器時(shí),其維護工作要比直流復雜,一旦發(fā)生故障,企業(yè)的普通電氣人員就很難處理,這里就變頻器常見(jiàn)的故障分析一下故障產(chǎn)生的原因及處理方法。


          一、參數設置類(lèi)故障

               常用變頻器在使用中,是否能滿(mǎn)足傳動(dòng)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(huì )導致變頻器不能正常工作。

           

          1、參數設置

               常用變頻器,一般出廠(chǎng)時(shí),廠(chǎng)家對每一個(gè)參數都有一個(gè)默認值,這些參數叫工廠(chǎng)值。在這些參數值的情況下,用戶(hù)能以面板操作方式正常運行的,但以面板操作并不滿(mǎn)足大多數傳動(dòng)系統的要求。所以,用戶(hù)在正確使用變頻器之前,要對變頻器參數時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)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(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識。

              (3)設定變頻器的啟動(dòng)方式,一般變頻器在出廠(chǎng)時(shí)設定從面板啟動(dòng),用戶(hù)可以根據實(shí)際情況選擇啟動(dòng)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(shí)際情況修改相關(guān)參數。

           

          2、參數設置類(lèi)故障的處理

               一旦發(fā)生了參數設置類(lèi)故障后,變頻器都不能正常運行,一般可根據說(shuō)明書(shū)進(jìn)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(chǎng)值,然后按上述步驟重新設置,對于每一個(gè)公司的變頻器其參數恢復方式也不相同。

           

          二、過(guò)壓類(lèi)故障

               變頻器的過(guò)電壓集中表現在直流母線(xiàn)的支流電壓上。正常情況下,變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線(xiàn)電壓計算,則平均直流電壓Ud= 1.35 U線(xiàn)=513V。在過(guò)電壓發(fā)生時(shí),直流母線(xiàn)的儲能電容將被充電,當電壓上至760V左右時(shí),變頻器過(guò)電壓保護動(dòng)作。因此,變頻器來(lái)說(shuō),都有一個(gè)正常的工作電壓范圍,當電壓超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)很可能損壞變頻器,常見(jiàn)的過(guò)電壓有兩類(lèi)。

           

          1、輸入交流電源過(guò)壓

               這種情況是指輸入電壓超過(guò)正常范圍,一般發(fā)生在節假日負載較輕,電壓升高或降低而線(xiàn)路出現故障,此時(shí)最好斷開(kāi)電源,檢查、處理。

           

          2、發(fā)電類(lèi)過(guò)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(shí)際轉速還高,使電動(dòng)機處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器又沒(méi)有安裝制動(dòng)單元,有兩起情況可以引起這一故障。

              (1)當變頻器拖動(dòng)大慣性負載時(shí),其減速時(shí)間設的比較小,在減速過(guò)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(dòng)電動(dòng)機的轉速比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還要高,電動(dòng)機處于發(fā)電狀態(tài),而變頻器沒(méi)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,而紙機中經(jīng)常發(fā)生在干燥部分,處理這種故障可以增加再生制動(dòng)單元,或者修改變頻器參數,把變頻器減速時(shí)間設的長(cháng)一些。增加再生制動(dòng)單元功能包括能量消耗型,并聯(lián)直流母線(xiàn)吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻,通過(guò)檢測直流母線(xiàn)電壓來(lái)控制功率管的通斷。并聯(lián)直流母線(xiàn)吸收型使用在多電機傳動(dòng)系統,這種系統往往有一臺或幾臺電機經(jīng)常工作于發(fā)電狀態(tài),產(chǎn)生再生能量,這些能量通過(guò)并聯(lián)母線(xiàn)被處于電動(dòng)狀態(tài)的電機吸收。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側變流器是可逆的,當有再生能量產(chǎn)生時(shí)可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。

              (2)多個(gè)電動(dòng)施動(dòng)同一個(gè)負載時(shí),也可能出現這一故障,主要由于沒(méi)有負荷分配引起的。以?xún)膳_電動(dòng)機拖動(dòng)一個(gè)負載為例,當一臺電動(dòng)機的實(shí)際轉速大于另一臺電動(dòng)機的同步轉速時(shí),則轉速高的電動(dòng)機相當于原動(dòng)機,轉速低的處于發(fā)電狀態(tài),引起故障。在紙機經(jīng)常發(fā)生在榨部及網(wǎng)部,處理時(shí)需加負荷分配控制??梢园烟幱诩垯C傳動(dòng)速度鏈分支的變頻器特性調節軟一些。

           

          三、過(guò)流故障

               過(guò)流故障可分為加速、減速、恒速過(guò)電流。其可能是由于變頻器的加減速時(shí)間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均,輸出短路等原因引起的。這時(shí)一般可通過(guò)延長(cháng)加減速時(shí)間、減少負荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負荷分配設計、對線(xiàn)路進(jìn)行檢查。如果斷開(kāi)負載變頻器還是過(guò)流故障,說(shuō)明變頻器逆變電路已環(huán),需要更換變頻器。

               總結過(guò)電流原因如下:

               1、電源電壓過(guò)高

               2、變頻器輸出短路

               3、V/F特性電壓提升太大

               原因:如果V/F電壓提升過(guò)大,變頻器輸出頻率已經(jīng)很高了,而電機轉速還比較低,就會(huì )導致失速故障,導致變頻器過(guò)電流故障。

               對策:低速電壓提升要在實(shí)際中反復實(shí)驗,不要設置太大,否則會(huì )導致變頻器一起動(dòng)就跳過(guò)流故障。

               4、載波頻率設置太高

               當變頻器載波頻率設置過(guò)高時(shí),開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速率過(guò)快,發(fā)熱量增加。此時(shí),變頻器抵抗負載電流變化的能力變小,當負載電流增大時(shí),變頻器就有可能報過(guò)流故障。因此,當提高變頻器的載波頻率時(shí),應適當降低變頻器的負荷電流。

               對策:在滿(mǎn)足調速要求前提下,降低變頻器的載波頻率。

               5、起動(dòng)時(shí)間太短

               原因:變頻器輸出頻率的變化遠遠超過(guò)電機轉速的變化(失速),造成過(guò)流故障。

               對策:延長(cháng)變頻器加速時(shí)間。

               6、負載突然增大

               原因:負載突然增大,電流也會(huì )隨之增大,當電流超過(guò)變頻器設置的過(guò)電流值時(shí),為保護變頻器內部器件,變頻器會(huì )報過(guò)流故障。

               對策:分析負載突然增大的原因,如有可能,可適當增大變頻器容量。

               7、傳動(dòng)機構機械慣性過(guò)大,電機容量相對偏小

               原因:當傳動(dòng)機械慣性大時(shí),電機容量又偏小,會(huì )出現“小馬拉大車(chē)”現象,造成電機電流過(guò)大,導致變頻器報過(guò)流故障。

               對策:對于大慣性負載,在保證電機和負載匹配的前提下,可適當提升變頻器低速起動(dòng)時(shí)的電壓提升,延長(cháng)變頻器加速時(shí)間等方法來(lái)防止變頻器報過(guò)流故障。

               8、某一特定速度時(shí),突然發(fā)生過(guò)電流

               1)、干擾引起過(guò)壓、過(guò)流;

               2)、機械共振

               9、變頻器與電機容量不匹配

               10、變頻器電源側缺相,輸出斷線(xiàn),電機內部故障及接地故障

               對策:檢查電源及變頻器的輸出線(xiàn)路,測量電機相間及相對地的絕緣電阻。

           

          四、過(guò)載故障

               過(guò)載故障包括變頻過(guò)載和電機器過(guò)載。其可能是加速時(shí)間太短,直流制動(dòng)量過(guò)大、電網(wǎng)電壓太低、負載過(guò)重等原因引起的。一般可通過(guò)延長(cháng)加速時(shí)間、延長(cháng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等。負載過(guò)重,所選的電機和變頻器不能拖動(dòng)該負載,也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器;如后者則要對生產(chǎn)機械進(jìn)行檢修。

           

          五、其他故障

               1、欠壓

               原因:1、電源缺相導致整流后的DC偏低,造成欠壓故障。

                       2、同時(shí)工作或同時(shí)起動(dòng)的變頻器數量過(guò)多,應盡量減少同時(shí)啟動(dòng)或工作的變頻器數

                           量,變頻器輸入側加裝AC電抗器,實(shí)在不行就增加供電變壓器容量。

                       3、外界或變頻器之間的干擾。

               2、過(guò)熱故障

               原因:1、周?chē)h(huán)境溫度過(guò)高

                       2、變頻器通風(fēng)不良

                       3、風(fēng)扇卡阻或損壞

                       4、負載過(guò)重


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