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    變頻器常見共性故障問題和處理維修方法
  • 變頻器常見共性故障問題和處理維修方法
  •   發(fā)布日期: 2018-11-17  瀏覽次數(shù): 2,389

    目前市場上流行的變頻器有一百多個品牌,很難將所有品牌的變頻器出現(xiàn)的故障都羅列出來,一是做不到,二是也沒必要,因為變頻器的故障是有共性的。在這里為大家總結(jié)這些共性問題,希望對大家有所幫助!建議大家先收藏有空慢慢看!

     

    這是一張比較通用的低壓變頻器的功能框圖,它將變頻器的基本功能都表現(xiàn)在功能框圖上。

    變頻器過電流故障

    1.變頻器起動過電流跳閘

    1)負載慣性大引起過電流跳閘

    因為負載的慣性較大,變頻器的加速時間設(shè)置的較短,電動機的轉(zhuǎn)速跟不上變頻器的輸出頻率,造成△n增大過電流跳閘。

    (1)啟動現(xiàn)象。該種跳閘的現(xiàn)象是變頻器的輸出頻率可以上升到額定△n以上,隨后就過電流跳閘。

    (2)解決方法。增加變頻器的加速時間。如下圖所示。

    2)負載重引起過電流跳閘

    (1)啟動現(xiàn)象。在啟動時,當(dāng)變頻器的輸出頻率上升到電動機的額定△n時,電動機轉(zhuǎn)子有額定轉(zhuǎn)矩TL,如此時電動機的負載重,電動機不能轉(zhuǎn)動,則

    Δn↑→ TM↑→I1↑→I1≥IM (跳閘)

    式中I1是電動機的定子電流,IM是變頻器的過電流保護值。

    負載慣性大和負載重引起啟動過電流都有一個輸出頻率從0上升到Δn的過程,這是起動過電流和負載短路過電流的區(qū)別。

    (2)排除方法。設(shè)置低頻轉(zhuǎn)矩提升,如下圖所示。在設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升時要注意不要修改變頻器的基準頻率fb。

    3)頻率上升到一定值過電流跳閘

    (1)過電流現(xiàn)象。因為負載偏心和有降速裝置,當(dāng)負載轉(zhuǎn)到偏心造成的附加轉(zhuǎn)矩最大時,變頻器的電流也達到最大值,此時變頻器的輸出頻率上升到一定值,因電流超過了變頻器過電流值而跳閘。

    (2)解決方法。設(shè)置低頻轉(zhuǎn)矩補償,提高起動轉(zhuǎn)矩。

    電動機出現(xiàn)了匝間輕微短路也會在頻率上升到十幾Hz時過電流跳閘,但這種跳閘因為不是在調(diào)試中發(fā)生,所以比較好區(qū)別。

    4)起動過電流跳閘和其他跳閘的區(qū)別

    起動過電流跳閘一般發(fā)生在變頻器安裝完畢,初始調(diào)試的過程中。當(dāng)變頻器進入日后正常工作狀態(tài),起動跳閘現(xiàn)象不會再發(fā)生。如果在日后出現(xiàn)了起動過電流跳閘現(xiàn)象,就要格外加以關(guān)注,因為負載短路也會造成起動過電流跳閘,負載短路會燒變頻器模塊,千萬不能復(fù)位屢試。起動跳閘變頻器的輸出頻率有一個從0上升到Δn的過程,而負載短路跳閘起機就跳,這是區(qū)分起動跳閘和短路跳閘的界線。

    2.沖擊性負載引起過電流跳閘

    1)故障原因

    負載不穩(wěn)定,忽大忽小,即沖擊性負載。當(dāng)負載大于了變頻器的最大過電流電流值,變頻器過電流跳閘。

    2)故障排除

    ①偶爾過電流跳閘。因為沖擊負載,造成變頻器偶爾過電流跳閘,如果對工作沒有太大影響,可以復(fù)位繼續(xù)應(yīng)用。如果任何跳閘都會對工作造成重大影響,就要考慮更換變頻器。

    ②變頻器過電流跳閘較頻繁,電動機的轉(zhuǎn)速又較低時,可以考慮增加一級減速器,利用提高轉(zhuǎn)速的方法減小電動機電流。如果沒法增加減速器,就要考慮更換高一級功率檔次的變頻器。該種跳閘的根源是變頻器的容量選的小,滿足不了沖擊負載的要求,如下圖所示。

    ③如果是人工喂料負載,控制喂料量,減小電動機的工作電流。如軋鋼機、提升機、礦井絞車、攪拌機、輸送帶等。

    3.變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或失控過電流

    1)過電流原因

    變頻器參數(shù)設(shè)置不合理,如頻率控制特性線的“正向頻率偏置”設(shè)置的較大造成過電流;變頻器PID控制反饋信號丟失,速度突然上升造成過電流;PID參數(shù)設(shè)置不合適,電動機升速時造成過電流跳閘;矢量控制中因電動機參數(shù)預(yù)置或自掃描不正確(變頻器工作中進行的自掃描)造成過電流跳閘;矢量控制PI參數(shù)設(shè)置不合適,提速太快引起過電流跳閘;PG編碼器損壞,造成變頻器過電流跳閘等。

    2)解決方法

    一般參數(shù)設(shè)置不合理過電流跳閘,多發(fā)生在變頻器的初始調(diào)試或修改參數(shù)時,當(dāng)變頻器進入正常工作,這一類跳閘較少發(fā)生。PID或矢量控制,當(dāng)一向工作正常,某日出現(xiàn)過電流跳閘,除了檢查負載之外,要檢查變頻器的反饋環(huán)節(jié),傳感器、PG編碼器是否正常,有故障要進行更換。

    4.負載不正常造成過電流

    1)過電流原因

    抱閘系統(tǒng)的松閘抱閘時間選擇不合適,造成變頻器過電流跳閘;負載發(fā)生變化,機械系統(tǒng)卡住,管道堵塞,風(fēng)道突然落塵等造成過電流跳閘。

    2)解決方法

    抱閘系統(tǒng)過電流跳閘一般在系統(tǒng)投入工作時就會發(fā)生,是松閘抱閘時間延遲造成的??砂措妱訖C的額定轉(zhuǎn)速差計算松閘抱閘時間,也可設(shè)置變頻器的限流參數(shù),將限流參數(shù)的限流值設(shè)置在允許的范圍內(nèi)。

    負載故障具有突發(fā)性,負載一向工作是正常的,只是當(dāng)出現(xiàn)了故障才表現(xiàn)為變頻器過電流跳閘。要檢查排除機械故障,疏通風(fēng)道,更換老化管道等加以解決。

    5.外電路短路造成過電流跳閘

    1)故障原因

    電動機繞組短路、接線短路、接線端子短路等引起的過電流,是最危險的一種過電流。過電流的特征是:該過電流不存在Δn的上升時間,變頻器運行就過電流跳閘。

    2)過電流物理現(xiàn)象分析

    因為電動機已經(jīng)短路,變頻器驅(qū)動的負載就沒有了電動機的特性,不存在電動機的頻率上升時間,運行就過電流。

    短路過電流時電流的陡度di/dt很大,而開關(guān)器件的導(dǎo)通規(guī)律是先一點導(dǎo)通,逐漸向整個導(dǎo)通面擴大(如下圖所示)。因突然很大的短路電流會造成熱量集中,在保護電路還來不及保護時導(dǎo)通點已經(jīng)過熱擊穿損壞。所以負載短路造成開關(guān)模塊損壞的概率非常高。

    3)負載短路的預(yù)防

    電動機出現(xiàn)短路故障多出現(xiàn)在應(yīng)用時間較長的老電動機及工作環(huán)境比較潮濕的場合。電纜短路多出現(xiàn)在經(jīng)常移動的場合,防護層出現(xiàn)硬傷使絕緣程度下降,進水氧化等。接線端子短路多出現(xiàn)在工作環(huán)境惡劣、多金屬粉塵、金屬切削的場合。在這些環(huán)境中要經(jīng)常對強電環(huán)節(jié)進行維護。

    因為負載短路具有突發(fā)性,當(dāng)變頻器一向工作良好,突然報過電流跳閘,要警惕是否負載短路造成的,不要輕易復(fù)位重試,要查清情況,防止盲目復(fù)位重試損壞變頻器。

    6.變頻器內(nèi)部電路器件損壞過電流跳閘

    1)驅(qū)動信號畸變造成變頻器輸出過電流跳閘

    變頻器的驅(qū)動信號畸變,使輸出脈沖寬度發(fā)生變化,造成輸出電流增大跳閘。其特點為:變頻器過電流跳閘后能復(fù)位,復(fù)位后可重新起動。

    該現(xiàn)象多出現(xiàn)在工作時間較長的舊變頻器,一般是因為驅(qū)動電路中的電解電容失效造成的。解決方法是更換驅(qū)動電路中的電解電容器。

    2)模塊損壞過電流

    特征為:一上電就跳閘,一般不能復(fù)位。主要原因是模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。電流檢測電路壞變頻器并不過電流,是檢測電路壞出現(xiàn)的誤報。變頻器內(nèi)部損壞一般不能復(fù)位,這是和外部損壞的根本區(qū)別。

    變頻器過載的幾種現(xiàn)象

    1.電動機工作過載

    變頻器設(shè)置了電動機的電子熱繼電器,或?qū)㈦妱訖C的額定電流預(yù)置到變頻器,當(dāng)機械負載過重電動機過載。此時變頻器報過載報的是電動機。

    電動機出現(xiàn)了過載跳閘,首先電動機發(fā)熱,用手觸及電動機的外殼,明顯發(fā)燙;在變頻器顯示屏上讀取運行電流,與電動機的額定電流進行比較,明顯偏大。

    電動機出現(xiàn)負載過重的原因有:

    (1)在人工喂料的負載系統(tǒng)中,控制喂料量,使電動機工作在額定狀態(tài)。如攪拌機、打漿機、提升機等。

    (2)在非人工喂料的系統(tǒng)中,負載的大小不可控,負載加大產(chǎn)生過載跳閘。解決的方法為:如果是電動機采用降速傳動,并且電動機的工作速度較低,可考慮適當(dāng)加大減速箱的傳動比,以減輕電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。如果傳動比無法加大,則應(yīng)加大電動機的容量,否則長期過載要燒壞電動機。如果是變頻器和電動機的容量選擇相同,電動機直接傳動,如泥漿泵、風(fēng)機等,工作中出現(xiàn)過載,是變頻器的電流容量選的小,應(yīng)換為大一級功率檔次的變頻器。

    2.變頻器參數(shù)設(shè)置不合理

    電動機的電子熱繼電器電流設(shè)置的小于電動機的額定電流,電動機實際上沒有過載,變頻器達到了設(shè)定的電流值,變頻器過載跳閘。這種情況可以重新設(shè)置過載電流,將過載電流設(shè)置的高一些(一般設(shè)定電流為電動機額定電流的105%~110%)。

    3.變頻器沒有報過載,但電動機過載燒毀

    該種現(xiàn)象是變頻器的容量比電動機的容量選擇的大,而變頻器的過載電流沒有改動,還是原來的默認值,當(dāng)電動機過載時變頻器不跳閘,時間一長將電動機燒毀。

    4.負載異常或變頻器異常引起過載跳閘

    (1)三相電壓不平衡過載跳閘。變頻器內(nèi)部開關(guān)電路異常,如斷相、輸出電壓不平衡引起某相的運行電流過大,導(dǎo)致過載跳閘。簡單有效的方法是用交流電壓表測量變頻器的三相輸出電壓,以判斷變頻器是否缺相或電壓不平衡。電壓不平衡大部分是變頻器出現(xiàn)了問題。

    (2)誤動作。如果電動機的發(fā)熱量并不大,但變頻器的檢測電流偏大,導(dǎo)致變頻器過載跳閘,是變頻器的檢測電路誤動作。這種情況原則上要進行變頻器過載保護電路的維修。

    變頻器接地故障

    1.接地漏電流大

    變頻器在工作中,由于其輸出電纜的屏蔽層和電動機的外殼接地,當(dāng)因為分布參數(shù)的電抗小出現(xiàn)了接地漏電流,當(dāng)漏電流超過了變頻器的允許值,變頻器報接地故障。

    (1)絕緣不良出現(xiàn)漏電流。變頻器、電纜、電動機的絕緣不良,絕緣電阻下降造成漏電流上升。下圖是電纜的分布參數(shù)引起的漏電流。

    (2)電纜線太長,分布電抗下降,漏電流增加,造成變頻器報接地故障。

    2.實質(zhì)性的接地故障

    電纜對地短路、電動機繞組對地短路、逆變模塊對地短路,都會造成接地故障,變頻器報接地。輸出端出現(xiàn)了接地短路故障,嚴重的用萬用表的電阻檔就可以測出,輕微的用500V絕緣電阻表測量。

    欠電壓故障分析

    1.斷相分析

    1)輸入三相電源缺相。變頻器輸入的為三相380V交流電壓,通過三相整流橋整流,直流母線上得到515V的直流平均電壓。通過濾波電容濾波,在空載時直流母線電壓可達到540V左右。變頻器滿載工作時,直流母線電壓在500V左右。如果有一相斷路或整流半橋的整流二極管壞,電路變?yōu)閱蜗嗾鳎冾l器便發(fā)生缺相故障。缺相時整流電壓如下圖所示,本來三相整流時在一個周期內(nèi)有6個小波峰,缺相時在一個周期內(nèi)變?yōu)榱?個波峰,在波峰之間沒有整流電壓,通過濾波電容放電將其補平??蛰d時直流母線電壓很高(可達500V以上),但負載時因為電容濾波能力有限,直流母線電壓會隨著變頻器輸出頻率的上升,迅速下降。當(dāng)變頻器輸出頻率上升到十幾Hz,變頻器跳欠電壓故障。

    2)變頻器整流模塊斷相。如果變頻器內(nèi)部的整流模塊有一個橋臂損壞,變頻器也會出現(xiàn)斷相故障。在下圖中,如果VD1和VD2損壞,和R相斷相的故障表現(xiàn)是一樣的。所以變頻器報斷相故障,我們首先要測量三相電源是否斷相,如果電源正常,就要檢查整流模塊。

    2.欠電壓分析

    欠電壓是指變頻器的直流母線電壓低于了下限電壓值,變頻器報欠電壓故障。變頻器報欠電壓也分外電路欠電壓和變頻器內(nèi)部電路損壞欠電壓。

    三相電源欠電壓主要是因為電壓低于下限值,220V系列低于200V,380V系列低于350V。

    變頻器內(nèi)部損壞造成的欠電壓原因有:整流模塊某一路損壞(VD1~VD6),濾波電容容量不足;主回路繼電器SL損壞或不閉合,導(dǎo)致直流母線始終串聯(lián)RL限流電阻,導(dǎo)致直流母線電壓低報欠電壓。限流電阻斷變頻器直流母線沒電壓,變頻器沒有輸出。再有就是電壓檢測電路發(fā)生故障變頻器出現(xiàn)欠電壓誤報。

    變頻器無論出現(xiàn)斷相還是欠電壓報警跳閘,首先要檢查三相輸入電壓是否正常,即先區(qū)別是電源問題還是變頻器問題;然后再測量變頻器的直流母線電壓,分析問題出在那一塊電路。測量時可以分為空載測量和負載測量,根據(jù)測量值,可作出以下判斷:

    ①如直流母線電壓空載在500V以上,負載時在500V左右,整流濾波電路都沒問題,問題出在檢測電路(誤報)??梢越Y(jié)合測量相同功率的變頻器,進行比較,判斷變頻器是誤報還是別的原因。

    ②如空載正常(電壓在500V以上),負載時電壓明顯下降,一直下降到報警跳閘,是整流模塊損壞,造成內(nèi)部斷相。

    ③如空載電壓較低,負載電動機不轉(zhuǎn),電壓下降到十幾伏,是主繼電器SL不閉合。

    ④ 直流母線無電壓,限流電阻斷。

    在大型企業(yè),當(dāng)有大型電器啟動時,會造成電壓的瞬時下降,當(dāng)電壓下降到變頻器的欠電壓保護值時,變頻器便報欠電壓跳閘。遇此情況,可設(shè)置瞬時停電再啟動。

    變頻器的整流模塊、濾波電容、限流電阻RL和主回路繼電器SL等損壞,如有一定的電路維修經(jīng)驗,是可以自己維修的,因為這些器件在電路中的作用是獨立的,和其他器件沒有相關(guān)關(guān)系,把故障器件換掉變頻器就可以正常工作。但整流二極管損壞和變頻器工作過電流有關(guān)系,當(dāng)整流二極管損壞,要檢查一下主電路是否短路。


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