变频器常见故障分析与预防措施

2020-08-11 11:32刘文源
中国电气工程学报 2020年4期
关键词:变频器预防措施故障

刘文源

摘要:随着我国科学技术的发展,电子技术也随之不断更新,变频器也得到了更多的应用,但因一系列因素的干扰,导致变频器在应用过程中发生一系列故障,本文主要针对变频器的主要故障原因进行分析,并探讨了有效的预防措施,进而保障变频器能够安全且稳定地运行。

关键词:变频器,故障,预防措施

变频器能够把工频电源转变为各类频率交流电,转换电流来调整电机运行的速度。其电动机对比普通电机来说,能源消耗相对更少,起到资源节约的效果,另外其还能够进行远程控制还能够实现网络集中化管理,所以当前在电子自动化领域中广泛推广使用变频器。

1 变频器概述

控制电力是变频器重点功能之一,主要是使用变频技术和微电子技术,通常由多方面构成,其中包含有滤波、检测单元、制动单位等。其最重点的作用是按照电动机要求,调整电源电压来实现其速度的调节,进而实现节约能源的目的。一般来说,变频器自身具有自我保护功能,如果电压过高负载情况下,过载保护是变频器保护的体现。要在生产时期就能够保证变频器的功能,那么在设计驱动装置的过程中,一般都会存留合适的空间。以往水泵与风机调节的形式,是调整出入口的面积,从而对水量和风量进行改变,对比变频器来说,传统的形式会耗损相对更多的能源。

2 变频器故障原因及预防对策

因应用方法不当或者环境不合适,可能导致变频器误动作和出现故障,导致其不能达到预期的作用,要做好未雨绸缪,就需要先行分析故障的原因。

2.1外部电磁感应干扰

若变频器附近有干扰源存在,经过电源线或是辐射的形式进入到变频器中,导致控制回路出现误动作,干扰正常工作,甚至还会直接破坏变频器。虽说要尽可能提升其抗干扰能力,但因其成本的制约,于外部使用噪声抑制手段,更需要清理干扰源。下面几点对策是清除造成干扰的具体操作:装设防冲击电压吸收装置于变频器附近的接触器与继电器控制线圈中,尽可能减少控制回路配线长度,且分离主线路,应用屏蔽线回路,要根据要求展开操作,如果线路过长,就要使用中继形式,接地端子要根据规定展开,不可混合使用动力接地与电焊,装设噪声滤波器于变频器的输入端,防止因电源进线带来不良干扰。

2.2安装环境

变频器的规格说明书内有明确的安装应用环境标准。特殊状况中,如果这些要求不能达到,需要尽可能应用针抑制对策:电子器件导致机械损伤的重要原因就是振动,振动冲击比较大的情况,可使用橡胶等材料减小振动。腐蚀性气体、潮湿的环境和灰尘容易使电子器件出现绝缘降低、接触不良以及生锈等一系列不良情况而导致短路,这就需要采取防腐防尘措施,且使用封闭式结构。对电子器件寿命和稳定性造成影响的关键条件就是稳定,尤其是半导体,要考虑到合适装置的安装条件或是防止日光直接照射。还要按时对其冷却风扇与空气滤清器进行检查,若是在高寒的环境下,要避免由于微处理器由于温度态度而无法正常工作的情况出现,需要应用空气加热器等形式解决。

2.3电源异常

电源异常带来的影响表现不一,一般有三类,分别是低电压、缺相和停电,有些时候也有这部分问题混合出现。通常是输电线路由于受到恶劣天气如雷击、狂风、暴雨而导致的,还可能是由于同一供电系统中发生对地短路和相间短路。雷击受到地域与季节存在较大的差异。出去电压波动,部分电网或是自行发电的单位同一会产生频率波动,另外这部分问题可能会在短期中重复产生,要确保设备能够运行正常,就需要控制好电源。若是周围存在直接起动机等设备,要避免在应用过程中出现电压变低,就需要分离变频器供电系统,降低影响。如果是需要瞬时停电之后依然持续运行的情况,考虑变频器价格的同时,还需要对负载电机降速比例进行考虑。外部控制回路与变频器使用顺停补偿的形式,电压回复以后,利用速度追踪与测速电机检测避免在加速当中过电流。二极管输入和使用单项控制电源变压器,在缺相情况下虽然能够持续工作,但是整流器里部分器件出现过大的电流和电容器出现过大脉冲电流,如果长时间运行会影响到变频器的可靠性与寿命。

2.4雷击和感应雷电

这两种因素导致的冲击电压也容易损坏变频器,另外,电源系统一次侧含有真空断路器的情况,其开关与闭合同样会出现很高的冲击电压。在断开的情况下,经过耦合于二次侧形成较高的电压冲击尖峰。要避免由于冲击电压导致过电压损坏,一般要在变频器输入端添加压敏电阻等,使电压低于变频器主回路中最高掉牙。尽可能使用冲击形成追加RC浪涌吸收器。如果一次侧含有真空断路器,要在控制时序方面确保在其动作前断开变频器。

3 变频器故障自诊断与预防

分析以往的晶体管,非常容易跳闸、过负载能力低以及难以再次启动,随着CPU与IGBT的快速发展,变频器中更好地实现自我诊断与故障防范的作用,使其可靠性进一步提升。若采取矢量控制变频器里全领域自动转矩补偿功能,对于环境改变而导致出力降低和启动转矩不足的问题能够更好的改善。此功能通过变频器中微型计算机高速运算,实时算出需要的转矩,且快速修整与补偿输出电压,从而抵消变频器输出转矩变化。另外,因变频器的软件发展,能够事先安设一系列故障防止措施于变频器中,使得故障消除之后依然可以持续运作。比如,再启动自由停车当中的电机;检测机械系统异常转矩等。

4 變频器对附近设备影响和故障预防

4.1电源高次谐波

长期以来,变频器都使用PWM控制形式,这种脉冲调制使导致变频器在运行状态下于电源侧出现高次谐波电流,且导致电压波形畸变,不利于电源系统的稳定性,一般使用下列对策:应用专门的变压器供电变频器,分隔供电系统,装设滤波电抗器于变频器输入侧,减低高次谐波分量。有进项电容器场合由于高次谐波电流的影响而导致高热,需要串接电抗器,从而降低谐波分量,分析计算电抗器电感应,防止出现LC震荡。

4.2电动机高温和运行区间

当前已有电机展开变频调速工作中,因自冷电机处于低速运行状态下冷却能力降低导致电机温度过高。另外变频器输出波形里高次谐波会加深电机铜损与铁损,那么在对电机负载情况与运行范围确定以后,应用下面的手段:强冷通风电机或者是使其规格等级提升,换成变频专用电机。

4.3噪声与振动

噪声一般分成电动机噪声与变频装置噪声,由于安装的场地不一样,要应用相应的手段:变频器进行调试时,在精度得到保障的情况下,尽可能降低脉冲转矩,机械共振点确定,通过变频器频率屏蔽,把这部分共振点排除运行区间,变频器的噪声通常是通过冷却风扇机电抗器引起的,所以采取噪声低的器件,变频器和电动机间科学放置交流电抗器,降低由于PWM调制形式导致出现的高次谐波。振动一般是通过电机脉动转矩与机械系统共振导致的,尤其是脉动转矩和机械共振公共作用时更加明显。

5 结语

变频器自身拥有故障诊断的能力,能够自行处理其中的一部分故障,在故障复位之前和保护跳闸之后这部分时间中,会呈现出故障代码,那么维修人员根据指示代码找寻故障起因,不但能够减小故障查找的区间,还能够节约时间。分析变频器故障之后,能够在一定程度上了解到变频器工作原理,对于其中的问题,维修人员可以更好地展开修理工作,本文分析了变频器的主要故障及预防措施能够起到很好的处理效果,还需要维修人员能够积极的学习并应用新知识以及更新维修技术,进而能够更好地开展工作。

参考文献:

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[2]程施霖.风力发电系统变频器故障诊断研究[J].建筑工程技术与设计,2017,(31):1513—1513.

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