變頻器控制系統(tǒng)過電流故障診斷

1 概述

變頻器的過電流故障跳閘是最常見也是最復(fù)雜的故障之一，當(dāng)故障發(fā)生時，變頻器保護(hù)會立即動作并停機(jī)，同時顯示故障代碼或故障類型。大多數(shù)情況下可以根據(jù)顯示的故障代碼迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些故障的原因是多方面的，并不是單一的，而是包含了過電流、短路、欠電壓、接地、過熱、諧波干擾等各種可能導(dǎo)致跳閘的因素。為了查找故障原因并排除故障，可依據(jù)圖1所示的故障診斷流程圖進(jìn)行。

2 故障診斷

尤其是采用IPM模塊的變頻器，在模塊內(nèi)包含有過電流、短路、欠電壓、接地、過熱等保護(hù)功能，而這些故障信號都是經(jīng)過模塊的控制引腳的故障輸出端Fn 引入到控制器的，當(dāng)控制器收到故障信息后，控制器立即封鎖脈沖輸出，同時將故障信息顯示到控制面板上，但是，一旦模塊內(nèi)部發(fā)生故障，就很難查找故障原因。因此，在排除這類故障時，首先應(yīng)區(qū)分跳閘是由外部負(fù)載原因還是由變頻器內(nèi)部的原因引起的;變頻器是在加速過程，減速過程還是在恒速過程中出現(xiàn)的跳閘。區(qū)分后就能縮小故障查找的范圍，以利于快速排除故障。

2.1 一般故障查找步驟

1)在外觀上看不出明顯的故障痕跡的情況下，可以先將變頻器連接到電動機(jī)的電纜拆下，分別試驗(yàn)變頻器和電動機(jī)。如果變頻器還連接有外部控制信號電路，最好也斷開，這樣可以手動試驗(yàn)變頻器，如果正常，說明變頻器沒有問題或沒有損壞。

2)進(jìn)一步檢查整定值是否有變化，最好重新整定一遍。

3)然后采用一個試驗(yàn)控制信號或電位器接到外部控制端子上，試驗(yàn)變頻器的外部信號控制性能，如果正常，說明變頻器完好無損，可以進(jìn)一步檢查外部信號和電動機(jī)。

4)外部控制信號一般是各種傳感器的輸出信號，或來自于控制器，應(yīng)根據(jù)傳感器或控制器的檢驗(yàn)方法對其進(jìn)行檢驗(yàn)，最好采用現(xiàn)場信號校驗(yàn)儀校驗(yàn)。

5)對于電動機(jī)的檢查，應(yīng)先用萬用表和兆歐表檢查絕緣情況，如果變頻器輸出側(cè)安裝了接觸器，還應(yīng)檢查接觸器的觸點(diǎn)是否正常。

6)如果上述一切正常，如條件允許最好采用工頻電源進(jìn)行起動電機(jī)試驗(yàn)，并使其運(yùn)行一段時間后觀察是否存在異常。

通過以上工作，一般情況下就會將事故原因縮小到一定范圍，在上述檢查過程中，在哪個環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)異常，就在哪個環(huán)節(jié)進(jìn)一步檢查。

2.2 利用運(yùn)行記錄分析故障原因

如果從變頻器的故障歷史記錄中，能查詢到跳閘時的電流超過了通用變頻器的額定電流，或者超過了電子熱繼電器的整定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否是電動機(jī)過載或負(fù)載有突變的可能，如電動機(jī)堵轉(zhuǎn)，電動機(jī)突然甩負(fù)載(在變頻器正常運(yùn)行過程中突然斷開負(fù)載)等，前者一般發(fā)生在電動機(jī)與機(jī)械連接部位的機(jī)械原因，或電動機(jī)軸承出了問題，后者一般發(fā)生在外部控制信號丟失的情況。如果三相電流不平衡，則可能是電源側(cè)斷相、電動機(jī)端子或繞組內(nèi)部斷線等。若跳閘時的電流在通用變頻器的額定電流或者電子熱繼電器的整定值范圍內(nèi)，可判定變頻器內(nèi)部的逆變器模塊或相關(guān)部分發(fā)生了故障。首先可以通過測量通用變頻器主回路輸出端子U，V、W 分別與直流側(cè)的P、N 端子之間的正、反向電阻來判斷逆變器模塊是否損壞，如模塊無損壞，則是驅(qū)動電路出了故障，一般這種情況比較少見。

2.3 變速過程中的故障原因分析

如果是減速時逆變器模塊過電流或是變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器橋臂的上半橋或其驅(qū)動電路部分發(fā)生故障，而加速時逆變器模塊過電流則是下半橋或其驅(qū)動電路部分發(fā)生故障，經(jīng)檢查，確認(rèn)逆變器橋臂損壞，更換后變頻器就應(yīng)工作正常。

如果變頻器跳閘后，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)外殼很熱，則有可能是載波頻率調(diào)整的過高所致，如果排除了上述可能發(fā)生故障的情況外，且變頻器沒有新更換過硬件，在重新啟動系統(tǒng)后，應(yīng)適當(dāng)降低載波頻率。

2.4 外圍設(shè)備引起的故障原因分析

在變頻器運(yùn)行中出現(xiàn)的過電流故障中，由變頻器外部引起的故障原因往往容易被忽略，現(xiàn)將由外部原因引起過電流保護(hù)動作的情況做一分析。

1)電動機(jī)負(fù)載突變引起較大的沖擊電流造成過電流保護(hù)動作。

2)電動機(jī)內(nèi)部或電動機(jī)連接電纜絕緣被擊穿，造成匝間或相間及對地短路，導(dǎo)致過電流保護(hù)動作。對于對地短路接地故障，如果通用變頻器有接地保護(hù)，則接地保護(hù)亦動作。

3)當(dāng)變頻器控制系統(tǒng)中裝有測速編碼器時，速度反饋信號丟失或非正常時會引起過電流。

4)外部控制信號線斷線或傳感器故障，也會引起過電流，導(dǎo)致過電流保護(hù)動作。現(xiàn)在有的變頻器增加了反饋信號斷線保護(hù)功能，可以通過設(shè)定防止這種故障發(fā)生。

5)如果在變頻器輸出側(cè)安裝了接觸器，接觸器的觸點(diǎn)瞬間抖動、損壞也是常見的過電流保護(hù)動作的原因，因?yàn)樵诮佑|器長期運(yùn)行過程中，其觸點(diǎn)表面會被氧化，形成一層膜電阻，導(dǎo)致接觸不良，造成缺相運(yùn)行，并且不容易發(fā)現(xiàn)，因此應(yīng)該仔細(xì)用萬用表檢查觸點(diǎn)是否正常。

3 結(jié)語

本文是作者在維修變頻器經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對變頻器過電流故障的原因進(jìn)行的一些分析與探討，由于變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)的故障形式多樣，正像維修其他電器一樣，有很多是意想不到的，這不僅要求我們要深入了解具體變頻器的工作原理及其保護(hù)電路設(shè)計(jì)的原則，而且需要我們對故障進(jìn)行深入認(rèn)真的分析，以便快速而準(zhǔn)確地處理故障問題，減少停機(jī)時間，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。