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通用变频器常见故障分析与维护

时间:2017-01-21 16:02:59; 来源:威海威高血液净化制品有限公司,山东 威海 264200 作者:万鲁珍

摘  要:为了保障变频器可靠运行,保证企业生产效率、节约能源,了解变频器的电气特性和常用参数的作用,对今后二次配电系统设备状态检修及运行管理工作有良好的借鉴意义。现简要介绍了变频器维护检查时的注意事项,针对变频器运行中的常见故障,提出了相应的检修办法。

关键词:变频器;注意事项;常见故障;分析;检修

0  引言

变频技术的核心是变频器,它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度的自动调节,以达到节能的目的。同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动,在零频零压时逐步启动,这样能最大程度地消除电压下降,发挥更大的优势,解决由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。变频器在实际运行中出现故障也比较常见,在处理故障时要了解产生故障的原因,有针对性地采取相应的防范措施。本文针对变频器日常运行中出现的问题,提出在日常维修中积累的相应的检修办法。

1  变频器维护检查时的注意事项

(1)变频器维修之前,务必切断输入电源,应至少等待5 min充电发光二极管熄灭,才能打开变频器机盖。

(2)用万用表测量输入输出(或者直流电压)端子和机壳之间的电压应接近0 V,才能对变频器控制线路或者主线路进行检修。

(3)不要擅自改装变频器,否则易引起触电和损坏产品。

(4)维修、检查工作开始前,应取下所有金属物品,使用带绝缘保护的工具;零部件更换工作必须由专业电气人员进行。

2  变频器运行中常见故障的分析与检修

2.1  变频器显示过载故障

过载故障包括变频过载和电动机过载,一般来讲,电动机由于过载能力较强,只要变频器和电动机的容量选择得当、变频器参数和电动机参数设置得当,一般不大会出现过载。我们可以通过检测变频器输出电压、电流检测电路等故障易发点来一一排除故障。

过载的主要原因:

(1)机械负荷过重的主要特征是电动机发热,并可从显示屏上读取运行电流来发现。

(2)三相电压不平衡引起某相的运行电流过大,导致过载跳闸,其特点是电动机发热不均衡,从显示屏上读取运行电流时不一定能发现(因显示屏只显示一相电流)。

(3)误动作的变频器内部的电流检测部分发生故障,检测电流信号偏大导致跳闸。

检査方法:

(1)检查电动机是否发热。如果电动机的温升不高,则首先应检查变频器的热保护功能预置得是否合理,如变频器尚有裕量,则应放宽预置值;如变频器的允许电流已经没有裕量,则说明变频器的选择不当,应加大变频器的容量,更换变频器。

(2)检査供电电压和电动机侧三相电压是否平衡。如变频器输出端的电压平衡,则问题在从变频器到电动机之间的线路上,应检査所有接线端的螺钉是否都已拧紧。如果电动机侧三相电压平衡,则应参考说明书查看跳闸参数:如电流限制功能的设定值是否过大、电动机是否在过载情况下使用电子热敏原件的设定是否正确、负载GD²是否过大等。

(3)检查是否误动作。在轻载或空载的情况下,用电流表测量变频器的输出电流,与显示屏上显示的运行电流值进行比较,如果显示屏显示的电流读数比实际测量的电流大得多,则说明变频器内部的电流测量部分误差较大,“过载”跳闸有可能是误动作。

2.2  变频器过电流故障

过电流是变频器的常见故障,故障类型可分为加速过电流、减速过电流、恒速过电流。故障原因可分为外部原因和变频器本身原因两方面,故障检查时应首先断开负载对变频器进行检查,如果断开负载后,过电流故障依然存在,说明变频器内部元件故障,需进一步检查维修。

(1)变频器电源侧缺相、输出侧断线、电机内部故障引起过电流和接地故障;电机和电机电缆相间或每相对地绝缘破坏,造成匝间或相间对地短路、过电流。

(2)受电磁干扰的影响,电机漏电流大,产生轴电流、轴电压,引起变频器过电流,过热和接地保护动作;变频器的运行控制电路遭到电磁干扰,导致控制信号错误,或速度反馈信号丢失或非正常时引起过电流。

(3)变频器的容量选择不当,与负载特性不匹配;变频器本身的原因,参数设定不正确,如加减速时间设定得太短,PID调节器的P参数、I参数设定不合理,超调过大,造成变频器输出电流振荡等。

(4)由于电机负载突变,引起大的冲击电流而过电流保护动作。这类故障一般是暂时的,重新启动后就会正常运行,如果经常会有负载突变的情况,应采取措施限制负载突变或更换较大容量的变频器。

2.3  变频器过电压故障

对于过电压故障的处理,关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理;二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送,使其过电压的程度限定在允许的限值之内。

(1)首先检查输入电源电压是否稳定,检查电动机是否在空转中启动、有无外力拖动。

(2)在确认输入电源电压稳定的前提下,将电源输入侧增加吸收装置,减少过电压因素对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下,可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。

(3)变频器减速时间参数的设定不要太短(甚至进行急剧减速),设定与负载相适宜的减速时间。

2.4  变频器EMI的抑制方法

电磁干扰(简称:EMI)是客观存在的一种物理现象,通用变频器中产生EMI须同时具备三个基本要素,即EMI源、耦合途径和敏感设备。因此抗击和抑制与变频器相关的EMI,必须从产生EMI的“三要素”入手采取措施。工程上常见的举措与方法有:接地、屏蔽、滤波、隔离等。

(1)强弱电线尽量避免平行布置:变频器的信号线不要同电动机电缆(尤其是未屏蔽的电动机电缆)或未经滤波的电源线平行布置。增加线槽和穿管不但能美观,也能起到一定的屏蔽和隔离的作用(图1)。

(2)控制线路规范接线:变频器摸拟量控制线主要包括输入侧的给定信号线和反馈信号线,它们可以接受0~10 V电压信号或0~20 mA电流信号,输出侧的频率信号线和电流信号线对摸拟信号的抗EMI能力较低,因此必须使用屏蔽线(图2)。

(3)采用电抗器或者滤波器:在输入电路中串入电抗器是抑制较低次谐波的有效方法。其中交流电抗器具有三种作用:其一通过抑制谐波电流,将功率因数提至0.75~0.85;其二削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击;其三削弱电源电压不平衡的影响。选用滤波器也可以抑制相应的EMI。其中线路滤波器由电感线圈构成,通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率高的高谐波电流。

2.5  变频器过热故障原因

(1)变频器内部是由无数个电子器件构成的,其工作时会产生大量的热量,尤其是IGBT(负责变频器功率输出的核心部件)工作在高频状态下,产生的热量会更多。如果环境温度过高,也会导致变频器内部元器件温度过高,为保护变频器内部电路,此时变频器会报温度高故障并停机。降低变频器所在场所的温度显得尤为重要,如可以加装空调或风扇等强制制冷措施。

(2)如变频器本身的风道堵塞或控制柜的风道被阻塞时,会影响变频器内部的散热,导致变频器过热报警,应该定期检查清理变频器排气孔(风扇)以及其控制电柜的散热网灰尘等(图3)。

(3)变频器电柜风扇卡阻或损坏,大量的热量积聚在电柜和变频器内部散不出去,所以应该定期检查变频器控制电柜的散热风机工作是否正常(图4)。

(4)当变频器所带负载过重(小马拉大车)时,会产生过大的电流,产生大量的热量,有时变频器也会过热报警。应检查变频器与电机功率是否匹配。

2.6  电源异常

(1)导致变频器电源异常的外部原因大致分以下3种,即缺相、低电压、停电,有时也出现它们的混合形式。产生这些异常现象的主要原因,多半是输电线路因风、雪、雷击等因素造成的,有时也因为同一供电系统内出现了对地短路及相间短路。变频器电源故障如图5所示。

(2)如果附近有直接启动的电动机和电磁炉等设备,为防止这些设备投入时造成的电压降低,其电源应和变频器的电源分离,减小相互影响。

(3)检查变频器输出电源负载情况,控制回路端子的+24 V输出电源是否过载或短路。

3  结语

变频器的科技含量较高,是强电与弱电相结合的设备,尽管采用了内置微处理器等先进工艺和智能元器件,但是如果使用不当或偶然事件也会造成变频器的损坏。要想在生产过程中使用好变频器,熟悉变频器的结构原理,了解常见故障及其产生的原因,对技术人员来说尤为重要。只有从实践中不断地加以总结,才能探索出一套快速有效处理变频器故障的方法。

                                   [参考文献]

[1] 张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社,2012.

收稿日期:2016-11-09

作者简介:万鲁珍(1986—),男,山东菏泽人,助理工程师,研究方向:设备维护及精益化管理。


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