變頻器過流跳閘和過載跳閘區(qū)別及其原因分析

　　變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。

　　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源（50HZ或60HZ）變換為另一頻率，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波后逆變電路將直流電再逆成交流電。

　　變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器為了正常工作，其外部要有一系列的控制端子，控制端子分為主電路端子、輸入控制端子和輸出指示端子。

　　變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得復雜的調(diào)速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動技術(shù)發(fā)展到新階段。

　　變頻器過電流跳閘和過載跳閘的區(qū)別

　　過載也一定過電流，變頻器為什么要把過電流和過載分開呢？主要有2個區(qū)別：

　?。?） 保護對象不同

　　過電流主要用于保護變頻器，而過載主要用于保護電動機。因為變頻器的容量有時需要比電動機的容量加大一檔甚或兩檔，在這種情況下，電動機過載時，變頻器不一定過電流。

　　過載保護由變頻器內(nèi)部的電子熱保護功能進行，在預(yù)置電子熱保護功能時，應(yīng)該準確地預(yù)置“電流取用比”，即電動機額定電流和變頻器額定電流之比的百分數(shù)：

　　IM%=IMN*100%I/IM

　　式中，IM％—電流取用比;

　　IMN—電動機的額定電流，Ａ;

　　IN—變頻器的額定電流，Ａ。

　?。?） 電流的變化率不同

　　過載保護發(fā)生在生產(chǎn)機械的工作過程中，電流的變化率di/dt通常較小;

　　除了過載以外的其他過電流，常常帶有突發(fā)性，電流的變化率di/dt往往較大。

　?。?） 過載保護具有反時限特性

　　過載保護主要是防止電動機過熱，故具有類似于熱繼電器的“反時限”特點。就是說，如果與額定電流相比，超過得不多，則允許運行的時間可以長一些，但如果超過得較多的話，允許運行的時間將縮短。

　　此外，由于在頻率下降時，電動機的散熱狀況變差。所以，在同樣過載50％的情況下，頻率越低則允許運行的時間越短。

　　變頻器的過流跳閘

　　變頻器的過電流跳閘又分短路故障、運行過程中跳閘和升、降速過程中跳閘等情況。

　　1、短路故障：

　?。?1 ）故障特點

　　（a ）第一次跳閘有可能在運行過程中發(fā)生，但如復位后再起動，則往往一升速就跳閘。

　?。╞ ）具有很大的沖擊電流，但大多數(shù)變頻器已經(jīng)能夠進行保護跳閘，而不會損壞。由于保護跳閘十分迅速，難以觀察其電流的大小。

　?。?2 ）判斷與處理

　　第一步，首選要判斷是否短路。為了便于判斷，在復位后再起動前，可在輸入側(cè)接入一個電壓表，重新啟動時，電位器從零開始緩慢旋動，同時，注意觀察電壓表。如果變頻器的輸出頻率剛上升就立即跳閘，且電壓表的指針有瞬間回“ 0 ”的跡象，則說明變頻器的輸出端已經(jīng)短路或接地。

　　第二步，要判斷是在變頻器內(nèi)部短路，還是在外部短路。這時，應(yīng)將變頻器輸出端的接線脫開，再旋動電位器，使頻率上升，如仍跳閘，說明變頻器內(nèi)部短路；如不再跳閘，則說明是變頻器外部短路，應(yīng)檢查從變頻器到電動機之間的線路，以及電動機本身。

　　2、輕載過電流負載很輕，卻又過電流跳閘：

　　這是變頻調(diào)速所特有的現(xiàn)象。在 V/F 控制模式下，存在著一個十分突出的問題：就是在運行過程中，電動機磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定。其基本原因在于：

　　低頻運行時，為了能帶動較重的負載，常常需要進行轉(zhuǎn)矩補償（即提高 U/f 比，也叫轉(zhuǎn)矩提升）。導致電動機磁路的飽和程度隨負載的輕重而變化。這種由電動機磁路飽和引起的過電流跳閘，主要發(fā)生在低頻、輕載的情況下。解決方法：反復調(diào)整 U/f 比。

　　3、重載過電流：

　?。?）故障現(xiàn)象 有些生產(chǎn)機械在運行過程中負荷突然加重，甚至“卡住”，電動機的轉(zhuǎn)速因帶不動而大幅下降，電流急劇增加，過載保護來不及動作，導致過電流跳閘。

　　（2）解決方法

　?。╝）首先了解機械本身是否有故障，如果有故障，則修理機器。

　?。╞）如果這種過載屬于生產(chǎn)過程中經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)的現(xiàn)象，則首先考慮能否加大電動機和負載之間的傳動比？適當加大傳動比，可減輕電動機軸上的阻轉(zhuǎn)矩，避免出現(xiàn)帶不動的情況。如無法加大傳動比，則只有考慮增大電動機和變頻器的容量了。

　　4、升速或降速中過電流：

　　這是由于升速或降速過快引起的，可采取的措施有如下：

　?。?）延長升（降）速時間 首先了解根據(jù)生產(chǎn)工藝要求是否允許延長升速或降速時間，如允許，則可延長升（降）速時間。

　?。?）準確預(yù)臵升（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)臵了自處理（防失速）功能。當升（降）電流超過預(yù)臵的上限電流時，將暫停升（降）速，待電流降至設(shè)定值以下時，再繼續(xù)升（降）速。

　　變頻器的過載跳閘：

　　電動機能夠旋轉(zhuǎn)，但運行電流超過了額定值，稱為過載。 過載的基本反映是：電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流

　　1、過載的主要原因

　?。?）機械負荷過重，負荷過重的主要特征是電動機發(fā)熱，并可從顯示屏上讀取運行電流來發(fā)現(xiàn)。

　?。?）三相電壓不平衡，引起某相的運行電流過大，導致過載跳閘，其特點是電動機發(fā)熱不均衡，從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發(fā)現(xiàn)（因顯示屏只顯示一相電流）。

　?。?）誤動作，變頻器內(nèi)部的電流檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電流信號偏大，導致跳閘。

　　2、檢查方法

　?。?）檢查電動機是否發(fā)熱，如果電動機的溫升不高，則首先應(yīng)檢查變頻器的電子熱保護功能預(yù)臵得是否合理，如變頻器尚有余量，則應(yīng)放寬電子熱保護功能的預(yù)臵值。

　　如果電動機的溫升過高，而所出現(xiàn)的過載又屬于正常過載，則說明是電動機的負荷過重。這時，首先應(yīng)能否適當加大傳動比，以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大，則加大傳動比。如果傳動比無法加大，則應(yīng)加大電動機的容量。

　?。?）檢查電動機側(cè)三相電壓是否平衡，如果電動機側(cè)的三相電壓不平衡，則應(yīng)再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡，如也不平衡，則問題在變頻器內(nèi)部。

　　如變頻器輸出端的電壓平衡，則問題在從變頻器到電動機之間的線路上，應(yīng)檢查所有接線端的螺釘是否都已擰緊，如果在變頻器和電動機之間有接觸器或其他電器，則還應(yīng)檢查有關(guān)電器的接線端是否都已擰緊，以及觸點的接觸狀況是否良好等。

　　如果電動機側(cè)三相電壓平衡，則應(yīng)了解跳閘時的工作頻率：

　　如工作頻率較低，又未用矢量控制（或無矢量控制），則首先降低 U/f 比，如果降低后仍能帶動負載，則說明原來預(yù)臵的 U/f 比過高，勵磁電流的峰值偏大，可通過降低 U/f 比來減小電流；如果降低后帶不動負載了，則應(yīng)考慮加大變頻器的容量；如果變頻器具有矢量控制功能，則應(yīng)采用矢量控制方式。