變頻器在使用中的故障防范及常見的故障診斷方法

朱雪瓊

摘 要： 變頻器能夠根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，從而達到節(jié)能、調速的目的，此外，變頻器還有很多如過流、過壓、過載保護等功能。隨著工業(yè)自動化程度不斷提高，變頻器也得到了極為廣泛的應用。但由于使用方法不正確、設置環(huán)境不合理等原因，會極容易造成變頻器誤動作、發(fā)生故障或者無法滿足預期的運行效果。了解故障原因，掌握常見的故障診斷方法是變頻器學習中不可或缺的內容。本文將對變頻器在使用中的故障防范及常見的故障診斷方法進行介紹和分析。

關鍵詞：變頻器 故障防范 故障診斷

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）07-0187-01

一、變頻器在使用中的故障防范

1.外部的電磁感應干擾

變頻器周圍的干擾源會通過輻射、電源線侵入到變頻器內部，導致控制回路的誤動作，造成不正常工作、停機，嚴重時還會損壞變頻器。應對噪聲干擾具體方法：圍繞在變頻器周圍的所有接觸器、繼電器都應裝上防止沖擊電壓的吸收裝置；減小控制回路的配線距離并且將主配線路分離；采用指定屏蔽線回路，如果線路較長，要采用適當的中斷方式；變頻器的接低端子不能與電焊、動力等設備的接地混用；將噪聲濾波器安裝在輸入端來避免干擾由電源進線引入。

2.安裝環(huán)境，電源異常，雷擊、感應雷電，電源高次諧波等

2.1安裝環(huán)境。變頻器為電子器件裝置，應嚴格按照其規(guī)格書詳盡的安裝使用環(huán)境進行安裝。但由于現實環(huán)境的限制，確實無法滿足安裝要求的，至少要避免陽光直射；采用橡膠等避振措施；采用封閉式結構對控制板進行防腐防塵處理，根據裝置要求的環(huán)境條件配備空調或者加熱器等，并定期檢查防塵控溫設備。

2.2電源異常。電源異?？梢苑?種：缺相、低電壓和停電，有時也會以混和的形式出現。應將變頻器供電系統獨立出來；對要求瞬時停電后依然能繼續(xù)運行的場合，變頻器和外部控制回路應該采用瞬停補償方式；對要求必須量需運行的設備，變頻器應加裝能自動切換的不停電電源裝置。

2.3雷擊、感應雷電。為了防止沖擊電壓造成損壞，常把壓敏電阻等吸收元件安裝在變頻器輸入端。隨著IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內部增加了更為完善的自診斷及故障防范功能，預先在變頻器內部設置各種故障防止措施，可以使故障化解后保持繼續(xù)運行，很大程度上提高了變頻器的可靠性。

2.4電源高次諧波。PWM是變頻器最常用的控制方式，運行時會在電源側產生高次諧波電流，造成電壓波形畸變，對電源系統產生嚴重影響?？刹捎脤Ｓ米儔浩鹘o變頻器獨立供電；在變頻器輸入側加裝整流橋回路或濾波電抗器來降低高次諧波分量；在有進相電容器的場合，在電容前串接大小合適的電抗器來減小諧波分量防止嚴重發(fā)熱。

2.5振動、噪聲。電機的脈動轉矩和機械系統的共振會引起振動，當兩者頻率一致時最為嚴重。變頻裝置和電動機有有噪聲。調試過程中，在保證控制精度的前提下，應盡可能的減小脈沖轉矩成分；用變頻器的頻率屏蔽功能屏蔽掉機械共振點；選用低噪聲器件來降低變頻器噪聲；設置合適的交流電抗器來降低高次諧波。

2.6高頻開關形成尖峰電壓對電機絕緣不利。采用縮短變頻器與電機的配線距離或者安裝阻斷二極管的浪涌電壓吸收裝置來解決。

二、常見的故障及其處理辦法

1.過電流原因分析及處理辦法

過流故障一般因變頻器的加速時間短、負載突變，負荷分配不均等原因發(fā)。相應的可通過延長加速時間、減少負荷突變、外加能耗制動元件、對負荷分配進行合理設計等方法來解決。若空載運行仍顯示過流故障，則需要更換新的變頻器。

起動時一升速就跳閘，這是十分嚴重的過電流現象，應主要檢查：

（1）工作機械是否卡住，

（2）用兆歐表檢查負載側是否對地短路，

（3）變頻器功率模塊是否損壞，

（4）電動機的起動轉矩是否過小，拖不動系統。

起動正常，在運行過程中跳閘，則應檢查：

（1）升/減速時間是否過短，嘗試加長升/減速時間，

（2）轉矩補償是否設定太高，導致低頻時空載電流過大，

（3）電子熱繼電器動過電流設定過小，引起變頻器誤動作。

2.過載原因分析及處理辦法

電動機能夠旋轉，但是運行電流超過了額定值，這種情況稱為過載。應對方法如下：

（1）電動機溫度升高不多，應首先檢查各個參數設置是否合理，電動機允許短時間過載，但變頻器不允許，所以可考慮加大傳動比來減輕電動機軸上的負荷，若傳動比無法加大，則應加大電動機的容量，甚至可以更換變頻器。

（2）若變頻器輸出端和電動機側的三相電壓均不平衡，則變頻器內部的逆變模塊或驅動電路出了問題；若變頻器輸出端電壓平衡，電機側電壓不平衡，則應檢查變頻器和電動機之間線路是否存在斷路、接觸不良等現象；變頻器輸出端和電動機側三相電壓均平衡，應查看跳閘時的工作狀態(tài)及頻率，調整合適的U/f比來排除故障。

（3）若上方法均無效，可在嘗試在輕載或空載的情況下，把變頻器的輸出電流與LED上顯示的運行電流值進行比較，若顯示值遠大于測量值，說明變頻器內部測得的電流值誤差大，“過載”跳閘為誤操作。

3.欠壓故障出現時，應首先檢查電源是否缺相，再看整流回路是否正常，最后看直流檢測電路上是否有問題。

4.過電壓報警一般出現在停機時，減速時間過短或、制動電阻以及制動單元有問題均會導致該故障。

三、維修實例

1.通電后富士變頻器各項顯示正常，但無電壓輸出。電源主回路通道正常，仔細檢查控制回路時發(fā)現：FWD（正轉）與CM（公共端）之間的接觸器常開觸點未接通，變頻器無法正常啟動。修復好觸點后故障排除。

2.富士變頻器運行中過電流報警。經查電源主回路通道正常，并無短路、過載，通電測試后發(fā)現變頻器輸出電壓缺相。用萬用表測試得知功能模塊各開關完好，推斷為觸發(fā)電路故障，測得主板插座CN7、CN8有一相無PWM脈沖信號輸出，最終判斷是輸出PSU信號的IC8（LM324）損壞，更換后正常。

3.三菱變頻器帶負荷調速時易過載，檢查后發(fā)現變頻器設定的加、減速時間過短，適當延長加、減速時間延長（符合設備要求）后故障排除。

變頻器的使用和維修是集理論知識、實踐經驗、操作水平為一體的工作，只有充分的掌握變頻器內部電子器件具備的功能和特點，勤學多練，才能用學到的知識使變頻器更好的服務于生產和生活。

參考文獻

[1]熊儉.《變頻器在使用中遇到的問題和故障防范》，發(fā)表于《科技致富導向》2012年第14期。

[2]李秋英.《變頻器維修故障案例分析》，發(fā)表于《漣鋼科技與管理》2015年第3期。