變頻器過電流故障原因及處理方法

1、變頻器過電流故障原因及處理 方法作者:日期:變頻器過電流故障原因及處理方法(1)過電流故障過流故障可分為短路、輕載、重載、加速、減速、恒速過電流。變頻器過電流故障一般 是由于變頻器的加減速時(shí)間設(shè)定太短、負(fù)載突變、負(fù)荷分配不均勻、輸出短路等原因引起的。通常的解決辦法是延長加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對線路進(jìn)行檢查等。 如果斷開后負(fù)載變頻器還是過電流故障，說明變頻器內(nèi)部元件，如變頻器電路故障，需要進(jìn)一步檢查維修。如果斷開負(fù)載后，過電流故障消失，應(yīng)從電動(dòng)機(jī)開始逐個(gè)回路檢查，并且逐項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，直至排除故障。變頻器發(fā)生過電流故障的原因可分為外部原因和變頻器本身的原因兩方面

2、。變頻器中過電流保護(hù)的對象主要是指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超過了變頻器的容許值的情況。由于變頻器中電力電子開關(guān)元器件的過載能力比較差，因此變頻器的過電流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán)。到目前為止，變頻器的過電流保護(hù)已經(jīng)十分完善。 短路故障。變頻調(diào)速系統(tǒng)的短路故障是具有危險(xiǎn)性的故障， 在處理短路故障時(shí)應(yīng)注意 觀察和分析，假如短路故障點(diǎn)發(fā)生在變頻器的輸出側(cè)，如圖7-3所示，則短路故障的特點(diǎn)如下。K S TU V X "IdVFVRCOM圖7-3變頻器輸出側(cè)短路a. 變頻器短路故障經(jīng)常在運(yùn)行過程中發(fā)生，當(dāng)復(fù)位后重新啟動(dòng)時(shí)，變頻器調(diào)速系統(tǒng)中 的升速變頻器短路保護(hù)動(dòng)作。b. 變頻器短路故障具有較大的沖

3、擊電流，目前生產(chǎn)的變頻器都設(shè)有無時(shí)限的速斷保護(hù)，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，只要無時(shí)限的速斷保護(hù)能可靠動(dòng)作，短路電流就不會(huì)對變頻器造成損壞。c. 變頻器自身工作的不正常，如逆變橋中某一橋臂的兩個(gè)逆變器件在不斷交替的工作 過程中出現(xiàn)異常，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。d. 變頻器的輸出側(cè)短路主要表現(xiàn)在變頻器輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的連接電纜發(fā)生相互短 路或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路。當(dāng)變頻器短路保護(hù)動(dòng)作并顯示短路故障信息時(shí)，應(yīng)先確認(rèn)是否有短路故障。在變頻器復(fù)位后重新啟動(dòng)時(shí)，注意觀察變頻器電源輸入端電壓表指示的變化。如果變頻器的輸出頻率剛上升，則短路保護(hù)就立即動(dòng)作。 在短路保護(hù)動(dòng)作瞬間電壓表的指針有瞬間回零的跡象，

4、則說明變頻調(diào)速系統(tǒng)有短路或接地故障。當(dāng)確認(rèn)變頻調(diào)速系統(tǒng)有短路或接地故障后，要判斷故障是發(fā)生在變頻器，還是發(fā)生在變頻器以外的回路中。 此時(shí)，應(yīng)將變頻器輸出端的接線拆除，復(fù)位變頻器后再次啟動(dòng)，若變頻 器的輸出頻率剛上升短路保護(hù)就立即動(dòng)作，則說明變頻器內(nèi)部故障； 如不再跳閘，則說明故障是在變頻器外部回路，應(yīng)檢查從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路，以及電動(dòng)機(jī)本身。 輕載過電流。輕載過電流是變頻調(diào)速系統(tǒng)特有的一種故障現(xiàn)象。其原因是變頻器在 U/f控制模式下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的磁路不穩(wěn)定。a. 變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行在低頻情況下，由于輸出電壓的下降，電動(dòng)機(jī)繞組電阻壓降I1/r1所占比例增加，而反電動(dòng)勢E1所占比例減小，系統(tǒng)的

5、壓頻比和磁通也隨之而變小，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減小。為了提高變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)的帶負(fù)載能力，通常采取提高系統(tǒng)的壓頻比U/f，即轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償措施。b. 變頻調(diào)速系統(tǒng)在參數(shù)預(yù)置時(shí)，通常是以運(yùn)行時(shí)帶最大負(fù)載來設(shè)定壓頻比U/f的。在系統(tǒng)最大負(fù)載時(shí)，電流11和電阻壓降 Ur都很大，需要轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償量也較大。但輕負(fù)載時(shí)，電流11和電阻壓降 Ur都相對較小時(shí)，將因引起“過補(bǔ)償”而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的磁路飽和。電 動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度也隨電動(dòng)機(jī)負(fù)載的輕重而變化，從而造成電動(dòng)機(jī)的磁路不穩(wěn)定。電動(dòng)機(jī)磁路飽和時(shí)，磁通和勵(lì)磁電流的波形如圖7-4所示。圖7-4(a)是電動(dòng)機(jī)磁路的磁化曲線；圖7-4(b)是磁通的波形，由于磁路飽和使磁

6、通波形的上面被“削波”為平頂波；圖 7-4(c)為電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的波形。其橫坐標(biāo)是勵(lì)磁電流iO,與磁化曲線的橫坐標(biāo)對應(yīng)，縱坐標(biāo)是時(shí)間t，與磁通曲線的橫坐標(biāo)相對應(yīng)。圖7-4(c)所示曲線是磁化曲線和磁通的波形疊加。由圖7-4(c)可以得出，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流iO的波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，是一個(gè)峰值很高的尖峰波。 電動(dòng)機(jī)的磁路越飽和，勵(lì)磁電流的畸變越嚴(yán)重，峰值也越大。雖然勵(lì)磁電流尖峰波的電流變 化率di/dt很大，但勵(lì)磁電流的有效值不一定很大。電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流尖峰波值可導(dǎo)致電動(dòng)機(jī) 在負(fù)載很輕時(shí)變頻器卻發(fā)生過電流保護(hù)動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)磁路飽和引起的過電流保護(hù)動(dòng)作主要發(fā)生在低頻、輕載的情況下。圖7-4磁路在飽和區(qū)工作

7、時(shí)的勵(lì)磁電流 重載過電流。變頻調(diào)速系統(tǒng)重載過電流故障現(xiàn)象表現(xiàn)為，系統(tǒng)在拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行過程中負(fù)荷突然增加，如果電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)大幅度下降，變頻器的工作電流也將急劇增加。變頻調(diào)速系統(tǒng)的重載過電流保護(hù)帶有一定的動(dòng)作時(shí)限，在重載過電流保護(hù)的電流設(shè)定值和設(shè)定時(shí)限到達(dá)時(shí)，重載過電流保護(hù)將可靠動(dòng)作。 變頻調(diào)速系統(tǒng)的重載過電流故障通常是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)不好或者機(jī)械設(shè)備故障引起的。在變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生過電流故障時(shí)，應(yīng)針對故障時(shí)的運(yùn)行工況進(jìn)行分析。如果在生產(chǎn)過程中電動(dòng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)過載現(xiàn)象，則屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題， 首先要考慮能否加大電動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間的傳動(dòng)比。適當(dāng)增加傳動(dòng)比，可減輕電動(dòng)機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)

8、矩。但傳動(dòng)比不宜加得太大， 如果太大，會(huì)使電動(dòng)機(jī)在最高速時(shí)的工作頻率超過額定頻率，帶負(fù)載能力也會(huì)有所減小。如不能加大傳動(dòng)比，則只能增大電動(dòng)機(jī)和變頻器的容量。對于偶發(fā)性過載故障，應(yīng)檢查系統(tǒng)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備是否有由故 障和生產(chǎn)流程操作引發(fā)重載過電流的因素，并針對檢查出的問題采取與其相應(yīng)的措施。過電流故障處理方法如果變頻系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)剛升速就跳閘，這是過電流比較嚴(yán)重的現(xiàn)象，主要檢查以下幾方面。 工作機(jī)械是否被卡住。 變頻器功率模塊有無損壞。 負(fù)載側(cè)是否短路，用兆歐表檢查對地有沒有短路。 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否太小，使拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來。如果變頻系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)不立即跳閘，而在運(yùn)行過程中跳閘，主要檢查以下幾方面。

9、 升速時(shí)間設(shè)定是否太短，先了解生產(chǎn)工藝要求是否允許延長升速時(shí)間，如可以，則可延長升速時(shí)間。 減速時(shí)間設(shè)定是否太短，先了解生產(chǎn)工藝要求是否允許延長減速時(shí)間，如可以，則可延長減速時(shí)間。 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（U/f比）設(shè)定是否太大，太大會(huì)引起低頻時(shí)空載電流過大。 假如電子熱繼電器整定不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定得過小，會(huì)引起變頻器誤動(dòng)作。 預(yù)置升（降）速自處理（防失速）功能。變頻器對于升、降速過程中的過電流，設(shè)置了自處理功能。當(dāng)升（降）電流超過預(yù)置的上限電流Iset時(shí)，將暫停升（降）速，待電流降至設(shè)定值Iset以下時(shí)，再繼續(xù)升（降）速，如圖 7-5所示。I亦升逮自赴理山）降通自處理圖7-5 升（降）速自處理功能 其他措

10、施。如果采用了自處理功能后，延長了升、降速時(shí)間仍不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要 求，則需考慮適當(dāng)加大傳動(dòng)比， 以減小拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪力矩， 使電動(dòng)機(jī)容易啟動(dòng)及升速；如 果不能加大傳動(dòng)比，則只能考慮加大變頻器的容量。在排除變頻器常見故障時(shí)，應(yīng)首先排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障。例如電流限制、加速時(shí)間過短都有可能導(dǎo)致過電流的產(chǎn)生。然后就必須判斷是否電流檢測電路出了故障。變頻器由于下列原因也可能引起過電流保護(hù)動(dòng)作。 主電路接口板電流、電壓檢測通道損壞，都會(huì)出現(xiàn)過電流。電路板損壞的原因是：由于環(huán)境太差，固體顆粒附著在電路板上，造成靜電損壞，或者有腐蝕性氣體腐蝕電路。電路板的零電位與機(jī)殼連在一起，由于機(jī)殼與柜體是與保

11、護(hù)地相連的，保護(hù)地上的地電位會(huì)影響電路板上電路的工作性能。嚴(yán)重時(shí)電路板的零電位點(diǎn)電位升高，也會(huì)造成電路板損壞。 連接插件不緊、不牢。例如，電流或電壓反饋信號(hào)線接觸不良，會(huì)出現(xiàn)過電流故障時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象。 當(dāng)負(fù)載不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)采用DTC控制模式，因?yàn)?DTC控制速度非?？?，每隔 25卩s產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值，再經(jīng)過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器比較后輸出，由優(yōu)化脈沖選擇器決定逆變器的最佳開關(guān)位置，這樣能有效地抑制過電流。另外，速度環(huán)的自適應(yīng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整 PID參數(shù)，從而使變頻器輸出給電動(dòng)機(jī)的電流平穩(wěn)。過電流的外部原因如下。這類故障一般是暫時(shí)的，重 應(yīng)采取措施限制負(fù)載突變或更 這種變頻器動(dòng)態(tài)響

12、應(yīng)快、控制 電動(dòng)機(jī)負(fù)載突變，引起大的沖擊電流而過電流保護(hù)動(dòng)作。 新啟動(dòng)后就會(huì)恢復(fù)正常運(yùn)行。如果經(jīng)常會(huì)有負(fù)載突變的情況， 換較大容量的變頻器， 建議選用直接轉(zhuǎn)矩控制方式的變頻器， 速度非常快，具有速度環(huán)自適應(yīng)能力，能使變頻器輸出電流平穩(wěn)，避免過電流。 電動(dòng)機(jī)內(nèi)部和電動(dòng)機(jī)電纜絕緣破壞，造成匝間或相間對地短路，因而導(dǎo)致過流。 在電動(dòng)機(jī)線圈和外殼之間、電動(dòng)機(jī)電纜和大地之間存在較大的寄生電容，通過寄生電容會(huì)有高頻漏電流流向大地，導(dǎo)致過電流。 若在變頻器輸出側(cè)有功率因數(shù)校正電容或浪涌吸收裝置，則其故障也會(huì)引起過電流故障。 變頻器運(yùn)行過程中控制電路遭到電磁干擾， 速度反饋信號(hào)丟失或非正常時(shí)，也會(huì)引起過電流。