变频器常见故障分析

杨辉静 张来华 陈 冬 卢永霞

摘 要:分析了变频器常见的几种外部和内部故障,并介绍了这几种故障的预防办法,为电气技术人员预防和判断变频器故障提供借鉴。

关键词:变频器;故障;预防

中图分类号:TP307文献标识码:A文章编号:16723198(2009)22029001お

1 引言

变频器是一种向电动机提供变频电源的设备,其具有智能化、数字化、网络化等优点。基于变频器的交流电机变频调速技术具有节电、调速方便、保护功能完善、组态灵活、可靠性强等特点,自20世纪80年代以来变频调速技术在港口机械、冶金、造纸、电梯等多个领域也得到了非常广泛的应用。随着通用变频器应用范围的扩大,使用数量的不断增加遇到的问题也越来越多,变频器故障有外部原因也有内部原因,其常见故障见图1。

以下就对这些常见故障进行分析并提出一些预防办法,与同行交流。

2 变频器外部原因故障

2.1 安装环境

变频器属于电子设备,对安装使用环境有一定的要求。若无法满足这些要求,则必须采取相应的改善措施。温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素,应根据装置要求的环境条件安装散热装置且避免日光直射;振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因,应尽量避免安装在振动冲击较大的部位,否则应采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等会造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路,应对控制柜进行防腐防尘处理,并采用封闭式结构。

2.2 外部的电磁感应干扰

如果变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部,引起控制回路误动作,造成工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器。在变频器自身的抗干扰能力一定的情况下,可在外部采取噪声抑制措施,消除干扰源。抑制噪声干扰的具体方法:(1)变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上加装防止冲击电压的吸收装置,如RC吸收器;(2)尽量缩短控制回路的配线距离,并使其与主回路分离;(3)指定采用屏蔽线回路,须按规定进行,若线路较长,应采用合理的中继方式;(4)变频器接地端子应按规定进行,不能同电焊、动力接地混用;(5)变频器输入端安装噪声滤波器,避免由电源进线引入干扰。

2.3 电源异常

电源异常表现为各种形式,常见的有缺相、低电压、停电这三种,有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因大多是输电线路因风、雪、雷击造成的,有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外,有些电网或自行发电单位,也会出现频率波动,并且这些现象有时在短时间内重复出现,为保证设备的正常运行,对变频器供电电源也提出相应要求。如果附近有直接起动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,应和变频器供电系统分离,减小相互影响。对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合,除选择合适价格的变频器外,还应预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式,当电压回复后,通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流。对于要求不能停止运行的设备,要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。

2.4 雷击、感应雷电

雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外,当电源系统一次侧带有真空断路器时,断路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧真空断路器断开时,通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。为防止因冲击电压造成过电压损坏,通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件,保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时,应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。如变压器一次侧有真空断路器,因在控制顺序上应在真空断路器动作前先将变频器断开。

3 变频器内部原因故障

3.1 参数设置故障

变频器在使用中,参数设置非常重要,如参数设置不当,轻则不能满足传动系统的控制要求,导致起动、制动的失败或工作时常跳闸,严重时会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件。用户在正式使用变频器之前,要对变频器参数进行设置,设置时按以下步骤进行:(1)设定电机参数:在变频器参数中设定所接电机的功率、电流、电压、转速、最大频率。(2)设置变频器采取的控制方式,即速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根据控制精度,需要进行静态或动态辨识。(3)设定变频器的启动方式:变频器在出厂时一般设定为从面板启动,用户可根据具体情况选择面板、外部端子或通讯方式来启动。(4)选择给定频率方式:通常变频器的频率给定有多种方式:面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定,可选择这几种方式的一种或几种方式之和。正常设置以上参数后,变频器基本上能正常工作。如想获得更理想的控制效果,则需要根据实际情况并参考变频器使用说明书修改有关参数。

3.2 过载故障

过载包括变频过载和电机过载。可能是加速时间太短、直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。通常可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等方式来预防过载故障,对于变频过载检测一般都是由霍尔传感器来完成的,通过检测UV两相电流,再由两输入或门COMOS电路来判断变频器是否过载。对负载过重过载故障的预防:首先保证所选的电机和变频器的功率足够拖动该负载。再要确保机械润滑良好,生产机械进行定时保养。

3.3 可能的原因

主要原因有:环境温度过高、风道阻塞、冷却风机损坏不转及温度检测电路异常。防止过热故障应定期检查以下各项:(1)环境温度是否高于变频器允许值,如是则采用降温措施;(2)冷却风机是否正常旋转;(3)调制脉冲的频率必须设定为缺省值;(4)冷却风道的入口和出口不得堵塞。

3.4 过电压故障

变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上,正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值。如果以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上升至760V左右时,变频器过电压保护动作。因此,对于变频器来说,都有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围时,很可能损坏变频器。常见的过电压故障有:(1)直流回路的电压超过了跳闸电平;(2)供电电源电压过高,或者电动机处于再生制动方式下引起过电压;(3)斜坡下降过快,或者电动机由大惯量负载带动旋转而处于再生制动状态下。过电压故障预防检查的步骤:(1)电源电压必须在变频器铭牌规定的范围以内;(2)直流回路电压控制器必须有效,而且正确地进行了参数化;(3)斜坡下降时间必须与负载的惯量相匹配。

4 结语

变频器自身保护功能完善,正常使用维护不易发生故障,发生故障后,故障原因的准确判断和处理可以让变频器迅速恢复工作,为此加强变频器的日常维护、管理及操作人员的培训就非常必要。

参考文献

[1]@刘爱芝.变频器的主要故障原因及预防措施[J].职业,2008,(14).

[2]@陈莹.变频器常见故障及处理[J].内蒙古电大学刊,2008,(01).

[3]@高文民.变频器常见故障及对策[J].电气应用,2008,27(8).