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变频器的常见故障分析变频器的常见故障分析1 1 引言引言 在现代工业中,采用变频器控制的电动机系统,有着节能效 果显著、调节控制方便、维护简单、可网络化集中、远程控制、可 与 PLC 组成自动控制系统等优点。变频器的这些特质使其在电力电 子系统、工业自动控制等领域的应用日益广泛。市场上不同型号规 格变频器的安装、接线、调试各有特点,但主要方法及注意事项基 本一致。本文阐述了变频器的常见故障,并对其进行分析。 2 2 变频器常见故障分析变频器常见故障分析 2.1 维修的原则:先静后动 静是指不通电状态,动是指通电后的工作状态。检修开始时, 要先静下来,不要盲目动手,应多问。例如: 问清是否违反操作规 程、出现故障时的现象、是否更改过内部参数等,根据情况对故障 作客观的、大致的分析,再根据变频器显示的故障提示,判断故障 部位。检修时,应先仔细阅读变频器说明书,了解其检修注意事项。不要贸然通电,通过眼观、手摸、鼻嗅等先做必要的安全检查,以 免引发新的故障。 (1)检查快熔 FU 是否烧断; (2)检查线路板上元件引线间有无碰锡、碰线或细金属落在二线间;(3)检查电容器、整流桥、逆变桥、集成电路等元件有无明显烧坏 的痕迹; (4)检查线路板上是否有水滴(尤其在潮湿环境中使用的变频器);(5)检查线路板上是否有灰尘。 通过以上检查,可发现变频器是否有短路故障点及元件的炭化熏黑 部位。 2.2 参数设定不当时易碰到的问题 (1)变频器在电机空载时工作正常,但不能带负载启动 这种问题常常出现在恒转矩负载。遇到此类问题时应重点检 查加、减速时间设定或提升转矩设定值。 (2)变频器开始运行,但电机还未启动就过载跳停 如冶金厂一台 725kW-6 电机,投入运行时,跳停频繁。经检 查,偏置频率原设定为 3Hz,变频器在到运行指令但未给出调频信 号之前,电机将一直接收 3Hz 的低频运行指令而无法启动。经测定 该电机的堵转电流达到 50A,约为电机额定电流的 3 倍;变频器过载保护动作属正常。改偏置频率为 0Hz,电机启动得以恢复正常。 (3)频率已经达到较大值,但电机转速仍不高 比如一台新投用的变频器频率设置已经很大,但电机转速明 显较同频率下其他电机低。检查频率增益设定值为 200%。由于频率 设定信号增益为设定模拟频率信号对输出频率的比率,即如设定频 率为 40Hz,实际输出频率仅为 20Hz。将设定增益改为 100%后,问 题得到解决。 (4)频率上升到一定数值,继续向上调节时,频率保持在一定值不 断跳跃,转速不能提高 遇到上述问题,应检查最大转矩设定值是否偏小、变频器的 容量是否偏小。 2.3 外部环境易引发的问题 如果变频器操作室的制冷、通风效果不良或风扇损坏,易发 生过热保护跳停。应注意保持变频器周围环境清洁、干燥,严禁在 变频器附近放置杂物,应使之远离振动源和冲击源。 每次维护变频器后,要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等, 防止小金属物品造成变频器短路事故,尽量降低各类电磁干扰。测 量变频器(含电机)绝缘时,应当使用 500V 兆欧表。如仅对变频器 进行检测,要拆去所有与变频器端子连接的外部接线1。 如果工作环境内腐蚀性气体浓度较大,不仅会腐蚀元器件的 引线、印刷电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低绝缘性 能。在这种情况下,应把控制箱制成封闭式结构并进行换气。 2.4 过流与过载 (1)轻载过电流 如果负载很轻,却又过电流跳闸,应首先检查电动机磁路是 否饱和。励磁电流或磁通大幅度增加往往导致磁路饱和,此时铁心 和线圈会过热。如磁路饱和,可通过反复调整 U/f 比来使变频器正 常启动。 (2)重载过电流 有些生产机械在运行过程中负荷突然加重,甚至“卡住”, 电动机的转速大幅度下降,电流急剧增加,过载保护来不及动作, 导致过电流跳闸。 解决方法:首先了解机械本身是否有故障,如果有故障,则 修理机器;如果这种过载属于生产过程中经常出现的现象,则应考 虑加大电动机和负载之间的传动比。适当加大传动比,可减轻电动 机轴上的阻转矩,避免出现带不动的情况。如无法加大传动比,则 考虑增大电动机和变频器的容量。 (3)升速或降速中过电流 这往往是由于升速或降速过快而引起的。可通过延长升(降)速时间或准确预置升(降)速自处理(防失速)功能而解决2。 (4)过载 如出现过载现象,应重点检查以下三方面:机械负荷是否过 重?三相电压是否平衡?是否是由于变频器内部的电流检测部分发 生故障而引起的误动作?之后依据实际情况进行处理。变频器的谐波危害及解决措施变频器的谐波危害及解决措施1、前言工业调速传动领域中,与传统机械调速相比,用变频器调速 有诸多优点,顾其应用非常广泛,但变频器逆变电路开关特性, 对其供电电源形成了一个典型非线性负载,变频器现场通常它设 备同时运行,例如计算机和传感器,这些设备常常安装很近,这 样可能会造成相互影响。,以变频器为代表电力电子装置是公用 电网中最主要谐波源之一,其对电力系统中电能质量有着重要影 响。 2、谐波产生过程谐波产生根本原因是非线性负载所致。当电流流经负载时, 与所加电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,产生谐波,如下 图所示。谐波频率是基波频率整倍数,法国数学家傅立叶 (M.Fourier)分析原理证明,任何重复波形都可以分解为含有 基波频率和一系列为基波倍数谐波正弦波分量。谐波是正弦波, 每个谐波都具有不同频率、幅度与相角。谐波可以区分为偶次与 奇次性。平衡三相系统中,对称关系,偶次谐波已经被消,奇次 谐波存,奇次谐波引起危害比偶次谐波更多更大。 3、谐波危害电力系统来说,电力谐波危害主要表现有以下几方面: (1)增加输、供和用电设备额外附加损耗,使设备温度过热, 降低设备利用率和经济效益: 电力谐波对输电线路影响: 谐波电流使输电线路电能损耗增加。当注入电网谐波频率位 于网络谐振点附近谐振区内时,对输电线路和电力电缆线路会造 成绝缘击穿。 电力谐波对变压器影响: 谐波电压存增加了变压器磁滞损耗、涡流损耗及绝缘电场强 度,谐波电流存增加了铜损。对带有非对称性负荷变压器而言, 会大大增加励磁电流谐波分量。 电力谐波对电力电容器影响: 含有电力谐波电压加电容器两端时,电容器对电力谐波阻抗 很小,谐波电流叠加电容器基波上,使电容器电流变大,温度升 高,寿命缩短,引起电容器过负荷爆炸,同时谐波还可能与电容 器一起电网中造成电力谐波谐振,使故障加剧。 (2)影响继电保护和自动装置工作可靠性: 特别电磁式继电器来说,电力谐波常会引起继电保护及自动 装置误动或拒动,使其动作失去选择性,可靠性降低,容易造成 系统事故,严重威胁电力系统安全运行。 (3)对通讯系统工作产生干扰: 电力线路上流过幅值较大奇次低频谐波电流磁场耦合时,会 邻近电力线通信线路中产生干扰电压,干扰通信系统工作,影响 通信线路通话清晰度,极端情况下,还会威胁着通信设备和人员 安全。 (4)对用电设备影响: 电力谐波会使电视机、计算机图形畸变,画面亮度发生波动 变化,并使机内元件温度出现过热,使计算机及数据处理系统出 现错误,严重损害机器。 此外,电力谐波还会对测量和计量仪器指示不准确及整流装 置等产生不良影响,它已经成为当前电力系统中影响电能质量大 公害。 4、谐波治理措施治理谐波问题,抑制辐射干扰和供电系统干扰,可采取屏蔽、 隔离、接及滤波等技术手段。使用无源滤波器或有源滤波器;使用无源滤波器其主改变特殊频率下电源阻抗,适用于稳定、 不改变系统。而使用有源滤波器主用于补偿非线性负载。LC 滤 波器是传统无源谐波抑制装置,它由滤波电容器、电抗器和电阻 器适当组合而成,与谐波源并联,除具有滤波作用外,还有无功 补偿作用。增加变压器容量,减少回路阻抗及切断传输线路法;非线性负载引起畸变电流电缆阻抗上产生一个畸变电压降, 而合成畸变电压波形加到与此同一线路上所接其它负载,引起谐 波电流其上流过,减少谐波危害措施也可从加大电缆截面积,减少回路阻抗方式来实现。目前,国内较多采用提高变压器容量, 增大电缆截面积,特别是加大中性线电缆截面,以及选用整定值 较大断路器、熔断器等保护元件等办法,但此种方式不能从根本 上消除谐波,降低了保护特性与功能,又加大了投资,增加供电 系统隐患。使用无谐波污染绿色变频器。绿色变频器品质标准是:输入和输出电流都是正弦波,输入 功率因数可控,带任何负载时都能使功率因数为 1,可获工频上 下任意可控输出频率。变频器内置交流电抗器,它能很好抑制谐 波,同时可以保护整流桥不受电源电压瞬间尖波影响,实践表明, 不带电抗器谐波电流明显高于带电抗器产生谐波电流。减少谐波 污染造成干扰,可变频器输出回路安装噪声滤波器。变频器允许 情况下,降低变频器载波频率。另外,大功率变频器中,通常使 用 12 脉冲或 18 脉冲整流,这样电源中,消除最低次谐波来减少 谐波含量。例如 12 脉冲,最低谐波是 11 次、13 次、23 次、25 次谐波。依次类推,18 脉冲,最低谐波是 17 次和 19 次谐波。变频器中应用低谐波技术可归纳如下: 逆变单元并联多重化,采用 2 个或多个逆变单元并联, 波形叠加抵消谐波分量。 整流电路多重化,PWM 变频器中采用 12 脉冲、18 脉冲 24 脉冲整流,以减少谐波。 逆变单元串联多重化,采用 30 脉冲串联逆变单元多重化 线路,其谐波可减少到很小。 采用新变频调制方法,如电压矢量菱形调制等。目前, 许,多变频器制造厂商已非常重视谐波问题,设计时已从技术手 段上保证了变频器绿色化,根本上解决谐波问题。 5、结论综上所述,可以清楚了解谐波产生原因,具体治理上可采用 无源滤波器、有源滤波器,减少回路阻抗,切断谐波传输路径及 开发使用无谐波污染绿色变频器等方法,将变频器产生谐波控制 最小范围内,达到科学合理用电,抑制电网污染,提高电源质量。
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