維修電工技師論文

1、通用變頻器常見故障分析與維護XXXXXXXXXXXXXXX摘要：時下隨著社會的不斷進步，工廠配電逐漸自動化高端化，特別是隨著變頻器在工業(yè)生產中日益廣泛的應用，為了保障變頻器可靠運行，有效降低故障停機時間，保證企業(yè)生產效率，了解變頻器的結構，主要器件的電氣特性和一些常用參數的作用，及其常見故障越來越顯示出其重要性。關鍵詞 變頻器 故障 分析 維護引言變頻技術的核心是變頻器，它通過對供電頻率的轉換來實現(xiàn)電動機運轉速度率的自動調節(jié)，把50Hz的固定電網頻改為30130 Hz的變化頻率。同時，還使電源電壓適應范圍達到142270V，解決了由于電網電壓的不穩(wěn)定而影響電器工作的難題。在變頻器實際運行中引起

2、此故障的原因較多，可以采取的措施也較多，在處理故障時要分析清楚故障原因，有針對性的采取相應的措施去處理。本文在針對日常出現(xiàn)的問題提出本人在日常維修中積累的相應的檢修辦法。一 對于變頻器維護檢查時的注意事項1. 變頻器維修之前，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(xiàn)炸機。2. 在關掉輸入電源后，等到充電發(fā)光二極管已經熄滅，至少等5分鐘才可以開始檢查，否則會引起觸電。3. 不要擅自改裝變頻器，否則易引起觸電和損壞產品。4. 維修、檢查和部件開始工作前，取下所有金屬物品，使用帶絕緣保護的工具，更換的任務必須由勝任人員進行。二 變頻器運行中常見故障的分析與檢修1. 雷擊、

3、感應雷電雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓有時也能造成變頻器的損壞。此外，當電源系統(tǒng)一次側帶有真空斷路器時，短路器開閉也能產生較高的沖擊電壓。變壓器一次側真空斷路器斷開時，通過耦合在二次側形成很高的電壓沖擊尖峰。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當使用真空斷路器時，應盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器，因在控制時序上保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。過去的晶體管變頻器主要有以下缺點：容易跳閘、不容易再起動、過負載能力低。由于IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內部增加了完善的自

4、診斷及故障防范功能，大幅度提高了變頻器的可靠性。如果使用矢量控制變頻器中的“全領域自動轉矩補償功能”，其中“起動轉矩不足”、“環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因，將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內部的微型計算機的高速運算，計算出當前時刻所需要的轉矩，迅速對輸出電壓進行修正和補償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉矩變化。此外，由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善，可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施，并使故障化解后仍能保持繼續(xù)運行，例如：對自由停車過程中的電機進行再起動；對內部故障自動復位并保持連續(xù)運行；負載轉矩過大時能自動調整運行曲線，避免Trip；能夠對機械系統(tǒng)的異常轉矩進行檢測

5、。2.電機發(fā)熱，變頻器顯示過載 如果對于已經投入運行的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，就必須檢查負載的狀況；對于新安裝的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，很可能是 V/F曲線設置不當或電機參數設置有問題，如一臺新裝變頻器，其驅動的是一臺變頻電機，電機額定參數為220V/50Hz，而變頻器出廠時設置為380V/50Hz，由于安裝人員沒有正確設定變頻器的V/F參數，導致電機運行一段時間后轉子出現(xiàn)磁飽和，致使電機轉速降低，發(fā)熱而過載。所以在新變頻器使用以前，必須設置好該參數，另外使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時，沒有正確的設置負載電機的額定電壓、電流、容量等參數，也會導致電機熱過載，還有一種情形是設置的變頻器載

6、波率過高時，也會導致電機發(fā)熱過載，最后一種情形是電氣設計者設計變頻器常常在低頻段工作，而沒有考慮到在低頻段工作的電機散熱變差的問題，致使電機工作一段時間后發(fā)熱過載，對于這種，需加裝散熱裝置3變頻器過電流故障分析 過電流和過載故障及處理過電流和過載故障是通過變頻器常見故障，發(fā)生過電流和過載故障的原因可以說是各種各樣的，處理方法也是多方面的。故障類型可分為加速過電流、減速過電流、恒速過電流，過載故障包括變頻器過載和電機過載。故障原因可分為外部原因和變頻器本身原因兩方面。（1）由于電機負載突變，引起大的沖擊電流而過電流保護動作。這類故障一般是暫時的，重新啟動后就會正常運行，如果經常會有負載突變的情況

7、，應采取措施限制負載突變或更換較大容量的變頻器，建議選用直接轉矩控制方式的變頻器，這種變頻器動態(tài)響應快、控制速度快，具有速度環(huán)自適應能力，從而使變頻器輸出電流平穩(wěn)，避免過電流。（2）變頻器電源側缺相、輸出側斷線、電機內部故障引起過電流和接地故障。（3）電機和電機電纜相間或每相對地絕緣破壞，造成匝間或相間對地短路，因而導致過電流。（4）受電磁干擾的影響，電機漏電流大，產生軸電流、軸電壓，引起變頻器過電流，過熱和接地保護動作。（5）在電機繞組和外殼之間、電機電纜和大地之間存在較大的寄生電容，通過寄生電容就會有高頻漏電電流流向大地，引起過電流和過電壓故障。（6）在變頻器輸出側有功率因數矯正電容或浪涌

8、吸收裝置。（7）變頻器的運行控制電路遭到電磁干擾，導致控制信號錯誤，引起變頻器工作錯誤，或速度反饋信號丟失或非正常時，也會引起過電流。（8）變頻器的容量選擇不當，與負載特性不匹配，引起變頻器功能失常、工作異常、過電流、過載、甚至故障損壞。（9）變頻器本身的原因參數設定不正確，如加減速時間設定的太短，PID調節(jié)器的P參數、I參數設定不合理，超調過大，造成變頻器輸出電流振蕩等。變頻器本身原因主要是內部硬件出現(xiàn)問題。故障檢查時應首先斷開負載對變頻器進行檢查，如果斷開負載后，過電流故障依然存在，說明變頻器內部元件故障，需進一步檢查維修。如果斷開負載后，過電流故障消失，應從電機開始逐個回路檢查，并逐項試

9、驗，直至排除故障。4.變頻器過電壓故障對于過電壓故障的處理，關鍵一是中間直流回路多余能量如何及時處理；二是如何避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過電壓的程度限定在允許的限值之內。下面是主要的對策。 (1). 在電源輸入側增加吸收裝置，減少過電壓因素 對于電源輸入側有沖擊過電壓、雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。 (2) 從變頻器已設定的參數中尋找解決辦法 在變頻器可設定的參數中主要有兩點：是減速時間參數和變頻器減速過電壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負載減速時間時，變頻器減速時間參數的設定

10、不要太短，而使得負載動能釋放的太快，該參數的設定要以不引起中間回路過電壓為限，特別要注意負載慣性較大時該參數的設定。如果工藝流程對負載減速時間有限制，而在限定時間內變頻器出現(xiàn)過電壓跳閘現(xiàn)象，就要設定變頻器失速自整定功能或先設定變頻器不過壓情況下可減至的頻率值，暫緩后減速至零，減緩頻率減少的速度。(3) 通過控制系統(tǒng)功能優(yōu)勢解決變頻器過電壓問題 在很多工藝流程中，變頻器的減速和負載的突降是受控制系統(tǒng)支配的，可以利用控制系統(tǒng)的一些功能，在變頻器的減速和負載的突降前進行控制，減少過多的能量饋入變頻器中間直流回路。如對于規(guī)律性減速過電壓故障，可將變頻器輸入側的不可控整流橋換成半可控或全控整流橋，在減速

11、前將中間直流電壓控制在允許的較低值，相對加大中間直流回路承受饋入能量的能力，避免產生過電壓故障。而對于規(guī)律性負載突降過電壓故障，可利用控制系統(tǒng)如SIEMENS的PLC系統(tǒng)的控制功能，在負載突降前，將變頻器的頻率作適當提升，減少負載側過多的能量饋入中間直流回路，以減少其引起的過電壓故障。 (4) 采用增加泄放電阻的方法 一般小于7.5kW的變頻器在出廠時內部中間直流回路均裝有控制單元和泄放電阻，大于7.5kW的變頻器需根據實際情況外加控制單元和泄放電阻，為中間直流回路多余能量釋放提供通道，是一種常用的泄放能量的方法。其不足之處是能耗高，可能出現(xiàn)頻繁投切或長時間投運，致使電阻溫度升高、設備損壞.5

12、.變頻器EMI的抑制方法EMI是客觀存在的一種物理現(xiàn)象，通用變頻器中的EMI亦不例外，產生EMI須同時具備三基本要素，即EMI源、耦合途徑和敏感設備。因此抗擊和抑制與變頻器相關的EMI，必須從產生EMI的“三要素”入手，采取行之有效的對策與措施。工程上常見的舉措與方法有：接地、屏蔽、濾波、隔離等。（1）強弱電線盡量避免平行布置變頻器的信號線不要同電動機電纜（尤其是未屏蔽的電動機電纜）或未經濾波的電源線平行布置。如CT公司推薦的變頻器布線規(guī)則要求：信號線與電源線距離小于0.3m時，兩線平行長度要小于1m；若兩線平行長度超過1m時，兩線距離至少在0.3m以上。如果兩線平行長度超過10m，則兩線距離

13、應成比例增大。（2）控制線路規(guī)范接線變頻器摸擬量控制線主要包括輸入側的給定信號線和反饋信號線，它們可以接受010V電壓信號或020mA電流信號，輸出側的頻率信號線和電流信號線對摸擬信號的抗EMI能力較低，因此必須使用屏蔽線，并且屏蔽層靠近變頻器的一端應接控制電路的公共端（COM），而不要接到變頻器的地端（E）或大地，屏蔽層的另一端應懸空。（3）采用電抗器在變頻器的輸入電流中，較低的高次諧波分量（511次）所占的比重很高，它們除了可干擾其他設備的正常運行外，還因消耗了大量的無功功率，使線路的功率因數大為下降。在輸入電路中串入電抗器是抑制較低次諧波的有效方法。其中交流電抗器具有三種作用：其一通過抑

14、制諧波電流，將功率因數提至0.750.85；其二削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；其三削弱電源電壓不平衡的影響。而采用直流電抗器：功能比較單一，就是削弱輸入電流中的高次諧波成分，可將功率因數提高至0.95，具有結構簡單，體積小等優(yōu)點。（4）采用濾波器在變頻器的輸入輸出電路中，還有許多頻率很高的高次諧波，它們將以各種方式傳播出去，形成對其他電氣設備的干擾，精心選用濾波器可以抑制相應的EMI。其中線路濾波器，由電感線圈構成，通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率高的高諧波電流。而輻射濾波器由高頻電容器構成，將吸收頻率很高的其有輻射能量的諧波成分。另外，輸出濾波器也由電感線圈構成，它可有效地削弱

15、輸出電流中的高次諧波成分，不但起到抗EMI的作用，而且還能削弱電動機中由高次諧波引起的附加轉矩。6、變頻器過熱故障原因： （1）變頻器內部是由無數個電子器件構成的，其工作時會產生大量的熱量，尤其是IGBT工作在高頻狀態(tài)下，產生的熱量會更多。如果環(huán)境溫度過高，也會導致變頻器內部元器件溫度過高，為保護變頻器內部電路，此時變頻器會報溫度高故障并停機。降低變頻器所在場所的溫度顯得尤為重要，如可以加裝空調或風扇等強制制冷措施。 （2）如變頻器本身的風道堵塞或控制柜的風道被阻塞時，會影響變頻器內部的散熱，導致變頻器過熱報警，應該定期檢修變頻器，清除其風道的垃圾，順暢風道。 （3）風扇卡阻或損壞，有可能是變

16、頻器風扇壞時，大量的熱量積聚在變頻器內部散不出去。 （4）當變頻器所帶負載過重（小馬拉大車）時，會產生過大的電流，產生大量的熱量，有時變頻器也會過熱報警。應檢查變頻器與電機功率是否匹配7、變頻器控制電機時，電機發(fā)生機械振動的原因： （1） 由于變頻器輸出中含有很大成份的高次諧波，當機械設備的堅固螺絲松動后，有可能引起機械設備的振動。 （2） 一般機械設備自身都有一個固定的振動頻率，為此，變頻器一般都有一個叫“回避頻率”的參數，避開此頻率。應根據電機震動時變頻器中的運行頻率設置“回避頻率” （3） 當變頻器與電機距離較遠時，而載波頻率又較高時，電纜與大地間分布電容的影響增大，導致電機發(fā)生共振，可

17、加裝輸出電抗器，降低載波頻率。 （4） 無反饋矢量控制的變頻器工作頻率太低，當工作頻率低于6Hz時，會因運行不夠穩(wěn)定面發(fā)生共振 （5） 三相電壓不平衡，使定子繞組產生的旋轉磁場變成橢圓形，引起轉矩不均衡贊成電機發(fā)生共振。 8、電源異常： （1） 電源異常大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)它們的混合形式。這些異?，F(xiàn)象的主要原因，多半是輸電線路因風、雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統(tǒng)內出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外，有些電網或自行發(fā)電的單位，也會出現(xiàn)頻率波動，并且這些現(xiàn)象有時在短時間內重復出現(xiàn)，為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應要

18、求。 （2）如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設備，為防止這些設備投入時造成的電壓降低，其電源應和變頻器的電源分離，減小相互影響。 （3）對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設備，除選擇合適價格的變頻器外，還應預先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。 （4）對于要求必須連續(xù)運行的設備，應對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。9參數設置類故障的處理 一旦發(fā)生了參數設置類故障后，變頻器都不能正常運行，一般可根據說明書進行修改參數。如果以上不行，最好是能夠把所有參數恢復出廠值，然后按上述步驟重新設置，對于每一個公司的變頻器其參數恢復方式也不相同。常用變頻器，一般出廠時廠家對每一個參數都有一個默認值，這些參數叫工廠值。在這些參數值的情況下，用戶能