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变频器调速系统常见异常及处理方法


《电气与电控》 / 2012-06-09

    变频器调速系统常见异常及处理方法


    (1)故障报警显示(停机)。故障报警功能变频器都具备,主要故障内容相似(故障种类的数量则差异很大),只是每个品牌所用的故障代码不同。这些在使用手册中都有说明。这里只对主要的常见的几种故障报警的原因和处理方法作简要介绍。


    1)过电流故障。


    a、负载原因P554408。过电流故障负载原因有以下几种:


    (a)电动机堵死。可把电动机电源线从变频器上拆下,有时工频启动也会失败。检查处理好电动机所带负载的问题。


    (b)电动机负载增大,产生较大的电动机供电电源,致使变频器过电流故障。非正常负载增大,检查处理负载增大的问题。正常性负载增大,必须更换较大功率的变频器。


    (c)电动机突发性负载增大,导致过电流故障。若故障属于偶然性,可以继续工作;属于经常性,应检查解决突发性负载增大的问题。


    (d)电动机内部损坏或电缆线破损,引起过电流故障。检查电动机,如果在变频器刚停机后发热严重,要更换电动机。


    b、参数设定原因。


    (a)加减速时间设定的时间过短,重新设定合适的数值。


    (b)转矩补偿设定过大,启动和升速时产生过电流,要重新设定。


    2)过电压故障。


    a、电源电压过高。测量变频器电源输入端,其电压超出正常值范围。检查电源电压偏高的原因,并处理之,使其值回到正常值范围。还有种情况,当去测量电源电压时,其值正常,由于电网负载突变,使电网供电电压波动,产生较高的电源电压P556064。这是暂时性现象.变频器可以继续启动运行。


    b、降速时间过短。电动机在降速过程中,产生较高的泵生电压,使变频器主回路P、N之间直流电压超过正常值。调整减速时间,考虑增设自动电阻和自动单元。
 

    c、自动电阻和自动单元工作不理想。检查自动单元是否正常工作,如果自动单元正常,复验所用的自动电阻是否合适。


    d、负载突然减小或空载。电动机所带负载突然甩掉所引起,检查传动部分引起突然脱落的原因。


    3)欠电压故障。这种故障除变频器原因外,主要是由于变频器电源电压过低所致。变频器未运行时,电源电压过低是电网电压过低。若变频器未运行时电源电压正常,而在带负载运行时电压过低,这是电源线路所致,须检查电源电缆线路是否合适,电源控制部分如电源开关、熔丝等是否有接触不良现象。


    变频器如果没有缺相故障,检查电源是否有缺相现象。


    4)变频器过热故障。首先检查环境温度是否偏高,若过高应降低环境温度,最简单的方法是增设冷却电扇,加大变频器周围空气流动量。同时,由于负载过大,也要考虑更换较大功率的变频器。


    5)电动机不能启动。


    a、检查各种设置是否正常。特别是上限频率和设定频率低于启动频率,检查上限频率与最高频率或基本频率与最高频率的设定是否矛盾。使用外界给定值时,是否对选择进行了设定。


    b、在使用外界给定方式时,检查正转(反转)的启动信号是否给予P778979,即RUN端(FWD端)是否与COM端之间短接。


    c、检查负载有否堵死现象。


    d、负载转矩是否过大,调整转矩提升设定量。若还不能解决,应更换较大容量的变频器。


    (2)变频器干扰故障。众所周知,变频器整流电路和逆变电路中使用了半导体开关元件,采用的是PWM控制方式,这就决定了变频器的输入、输出电压和电流除了基波之外,还含有许多的高次谐波成分。这些高次谐波成分将会引起电网电压波形的畸变,产生无线电干扰电波,它们对周边的设备、包括变频器的驱动对象——电动机带来不良的影响。与此同时,电由于变频器的使用,电网电压中产生高次谐波的成分。电网电压晶闸管整流设备工作时,会引导电源波形产生畸形。另外,由于遭受雷击或电源变压器的开闭、电功率用电器的开闭等产生的浪涌电压,也将使电源波形畸变。这种波形畸变的电网电源给变频器供电时,又将对变频器产生不良影响。分析和降低这些不良影响的措施如下:


    1)外界对变频器的干扰。外界对变频器的干扰,主要是指变频器输入电源有干扰。例如,电源侧的补偿电容器使电网电压发生畸变。同时,电源网络内有较大容量的晶闸管换相、整流等设备时,使电网电压发生畸变,而变频器输入电路的一侧是将交流电压变成直流电压。这些就是常称的“电网污染”的整流电路。由于这个直流电压是在被滤波电容平滑之后输出给后续电路的,电源供给变频器的实际上是滤波电容的充电电流,这就使输入电压波形产生畸变。这样都会引起整流二极管承受过高的反向电压而损坏。


    在变频器输入电路中串入交流电抗器,对于基波频率下的阻抗是微不足道的,但对于频率较高的高频干扰信号来说呈现很高的阻抗,能有效地抑制干扰的作用。


    除上述的干扰外,电源上还存在一种通过辐射传播的干扰信号P550516。这种干扰信号主要通过吸收方式来削弱。变频器电源输入端通常都加有吸收电容,也可以再加上专用的无线电干扰滤器进一步削弱干扰信号。


    2)变频器对周边设备的干扰。变频器的输出电压和电流除了基波之外,还含有许多高次谐波的成分,这些高次谐波对周围设备带来不良的影响。其中,供电电源的畸变使处于同一供电电源的其他设备出现误动作、过热、噪声和振动;产生的无线干扰电波给变频器周围的电视机、收音机、手机等无线电接收装置带来干扰,严重时不能正常工作;对变频器的外部控制信号产生干扰,这些控制信号受干扰后就不能准确、正常地控制变频器运行;使被变频器驱动的电动机产生噪声、振动和发热现象。


    1)消除或削弱对接在同一电源的设备带来的干扰,可以在变频器的输入端串入交流电抗器,在变频器的整流侧插入直流电抗器,在变频器电源输入端插入滤波器。


    LC滤波器是被动滤波器,它由电抗和电容组成对高次谐波的共振回路,从而达到吸收高次谐波的目的。有源滤波器的工作原理是:通过对电流中高次谐波进行检测,根据检测结果输入与高次谐波成分相位相反的电流来削弱高次谐波。


    2)无线电干扰波的抑制方法。目前,变频器绝大部分是采用PWM控制方法。变频器输出信号是高频的开关信号,在变频器的输出电压、输出电流中含有高次谐波,通过静电感应和电磁感应,产生无线电干扰波。这些干扰波有的通过电线传导,有些辐射是发射至空中的电磁波和电场,是直接辐射。


    a、抑制通过电线传导的无线电干扰波,可以采用噪声滤波变压器,对高次谐波形成绝缘;插入电抗器,以提高对高次谐波成分的阻抗;在变频器的输入端插入滤波器。


    b、辐射无线电干扰波的抑制,较传导无线电干扰波要困难一些。这种无线电干扰的大小取决于变频设备本身的结构和电动机电缆线长短等许多因素。可以尽量缩短电动机电线,电线采用双绞线,减少阻抗;变频器输入、输出线装入铁管屏蔽;将变频器机壳良好接地P771555;在变频器输入、输出端串入电抗器,插入滤波器。


    3)电动机噪声、振动和发热的对策。由于变频器基本上采用了PWM控制方式,变频器的输出电压波形不是正弦波,通过电动机的电流也难免含有许多高次谐波。因此,利用变频器对电动机进行调速控制时,电动机绕组和铁心由于高次谐波的成分而产生噪声和振动。


    a、通常,采用变频器对电动机进行驱动时,电动机产生的噪声要比电网电源直接驱动电动机时产生的噪声高出5~lOdB (A)。


    抑制噪声的主要措施:


    (a)选用以IGBT等为逆变模块的载波频率较高的低噪声变频器。


    (b)选用变频器专用电动机,在变频器与电动机之间串入电抗器,以减少PWM控制方式产生的高次谐波。


    (c)在变频器与电动机之间插入可以将输出波形转换成正弦波的滤波器。


    (d)选用低噪声的电抗器。


    b、采用变频器对电动机进行调速控制时,同噪声产生的原因相同,会使电动机产生振动。特别是较低阶的高次谐波所产生的脉动转矩,给电动机的转矩输出带来较大的振动。若机械系统与这种振动发生共振时,其振动就更为严重。


    通常可以采取以下措施减小振动:


    (a)强化机械结构的刚性,将刚性连接改为强性连接。


    (b)在变频器与电动机之间串入电抗器。


    (c)减小电动机振动,串人交流电抗器。


    (d)降低变频器的输出电压比。


    (e)改变变频器的载波频率。


    (f)在变频器对电动机进行调速过程中,如果调速范围较大时,应先测出机械系统的共振频率,然后利用变频器的频率跳跃功能,避开这些共振频率。


    c、电动机过热的对策。采用变频器对电动机进行调速控制,由于高次谐波的原因,即使是对同一电动机,在同一频率下运行,电动机电流也将增加5%~10%,电动机温度自然会提高。此外,普通电动机的冷却风扇安装在电动机轴上的,在连续进行低速运行时,由于自身的冷却风扇的冷却能力不足,而出现电动机过热现象。为此,电动机过热的对策有以下几种:


    (a)为电动机另配冷却风扇,改自冷式为他冷式P555522,增加低速运行时的冷却能力。


    (b)选用较大容量的电动机。


    (c)改用变频器专用电动机。


    (d)改变调速方案,避免电动机连续低速运行。

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