弄清这11类变频器故障原因,任何品牌的故障维修都很轻松

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弄清这11类变频器故障原因,任何品牌的故障维修都很轻松

目前市场上流行的变频器有一百多个品牌,很难将所有品牌的变频器出现的故障都罗列出来,一是做不到,二是也没必要,因为变频器的故障是有共性的。在这里为大家总结这些共性问题,希望对大家有所帮助!建议大家先收藏有空慢慢看!

这是一张比较通用的低压变频器的功能框图,它将变频器的基本功能都表现在功能框图上。

变频器过电流故障

1.变频器起动过电流跳闸

1)负载惯性大引起过电流跳闸

因为负载的惯性较大,变频器的加速时间设置的较短,电动机的转速跟不上变频器的输出频率,造成△n增大过电流跳闸。

(1)启动现象。该种跳闸的现象是变频器的输出频率可以上升到额定△n以上,随后就过电流跳闸。

(2)解决方法。增加变频器的加速时间。如下图所示。

2)负载重引起过电流跳闸

(1)启动现象。在启动时,当变频器的输出频率上升到电动机的额定△n时,电动机转子有额定转矩TL,如此时电动机的负载重,电动机不能转动,则
Δn↑→ TM↑→I1↑→I1≥IM (跳闸)
式中I1是电动机的定子电流,IM是变频器的过电流保护值。

负载惯性大和负载重引起启动过电流都有一个输出频率从0上升到Δn的过程,这是起动过电流和负载短路过电流的区别。

(2)排除方法。设置低频转矩提升,如下图所示。在设置转矩提升时要注意不要修改变频器的基准频率fb。

3)频率上升到一定值过电流跳闸

(1)过电流现象。因为负载偏心和有降速装置,当负载转到偏心造成的附加转矩最大时,变频器的电流也达到最大值,此时变频器的输出频率上升到一定值,因电流超过了变频器过电流值而跳闸。

(2)解决方法。设置低频转矩补偿,提高起动转矩。

电动机出现了匝间轻微短路也会在频率上升到十几Hz时过电流跳闸,但这种跳闸因为不是在调试中发生,所以比较好区别。

4)起动过电流跳闸和其他跳闸的区别

起动过电流跳闸一般发生在变频器安装完毕,初始调试的过程中。当变频器进入日后正常工作状态,起动跳闸现象不会再发生。如果在日后出现了起动过电流跳闸现象,就要格外加以关注,因为负载短路也会造成起动过电流跳闸,负载短路会烧变频器模块,千万不能复位屡试。起动跳闸变频器的输出频率有一个从0上升到Δn的过程,而负载短路跳闸起机就跳,这是区分起动跳闸和短路跳闸的界线。

2.冲击性负载引起过电流跳闸

1)故障原因

负载不稳定,忽大忽小,即冲击性负载。当负载大于了变频器的最大过电流电流值,变频器过电流跳闸。

2)故障排除

①偶尔过电流跳闸。因为冲击负载,造成变频器偶尔过电流跳闸,如果对工作没有太大影响,可以复位继续应用。如果任何跳闸都会对工作造成重大影响,就要考虑更换变频器。

②变频器过电流跳闸较频繁,电动机的转速又较低时,可以考虑增加一级减速器,利用提高转速的方法减小电动机电流。如果没法增加减速器,就要考虑更换高一级功率档次的变频器。该种跳闸的根源是变频器的容量选的小,满足不了冲击负载的要求,如下图所示。

③如果是人工喂料负载,控制喂料量,减小电动机的工作电流。如轧钢机、提升机、矿井绞车、搅拌机、输送带等。

3.变频器参数设置不当或失控过电流

1)过电流原因

变频器参数设置不合理,如频率控制特性线的“正向频率偏置”设置的较大造成过电流;变频器PID控制反馈信号丢失,速度突然上升造成过电流;PID参数设置不合适,电动机升速时造成过电流跳闸;矢量控制中因电动机参数预置或自扫描不正确(变频器工作中进行的自扫描)造成过电流跳闸;矢量控制PI参数设置不合适,提速太快引起过电流跳闸;PG编码器损坏,造成变频器过电流跳闸等。

2)解决方法

一般参数设置不合理过电流跳闸,多发生在变频器的初始调试或修改参数时,当变频器进入正常工作,这一类跳闸较少发生。PID或矢量控制,当一向工作正常,某日出现过电流跳闸,除了检查负载之外,要检查变频器的反馈环节,传感器、PG编码器是否正常,有故障要进行更换。

4.负载不正常造成过电流

1)过电流原因

抱闸系统的松闸抱闸时间选择不合适,造成变频器过电流跳闸;负载发生变化,机械系统卡住,管道堵塞,风道突然落尘等造成过电流跳闸。

2)解决方法

抱闸系统过电流跳闸一般在系统投入工作时就会发生,是松闸抱闸时间延迟造成的。可按电动机的额定转速差计算松闸抱闸时间,也可设置变频器的限流参数,将限流参数的限流值设置在允许的范围内。

负载故障具有突发性,负载一向工作是正常的,只是当出现了故障才表现为变频器过电流跳闸。要检查排除机械故障,疏通风道,更换老化管道等加以解决。

5.外电路短路造成过电流跳闸

1)故障原因

电动机绕组短路、接线短路、接线端子短路等引起的过电流,是最危险的一种过电流。过电流的特征是:该过电流不存在Δn的上升时间,变频器运行就过电流跳闸。

2)过电流物理现象分析

因为电动机已经短路,变频器驱动的负载就没有了电动机的特性,不存在电动机的频率上升时间,运行就过电流。

短路过电流时电流的陡度di/dt很大,而开关器件的导通规律是先一点导通,逐渐向整个导通面扩大(如下图所示)。因突然很大的短路电流会造成热量集中,在保护电路还来不及保护时导通点已经过热击穿损坏。所以负载短路造成开关模块损坏的概率非常高。

3)负载短路的预防

电动机出现短路故障多出现在应用时间较长的老电动机及工作环境比较潮湿的场合。电缆短路多出现在经常移动的场合,防护层出现硬伤使绝缘程度下降,进水氧化等。接线端子短路多出现在工作环境恶劣、多金属粉尘、金属切削的场合。在这些环境中要经常对强电环节进行维护。

因为负载短路具有突发性,当变频器一向工作良好,突然报过电流跳闸,要警惕是否负载短路造成的,不要轻易复位重试,要查清情况,防止盲目复位重试损坏变频器。

6.变频器内部电路器件损坏过电流跳闸

1)驱动信号畸变造成变频器输出过电流跳闸

变频器的驱动信号畸变,使输出脉冲宽度发生变化,造成输出电流增大跳闸。其特点为:变频器过电流跳闸后能复位,复位后可重新起动。

该现象多出现在工作时间较长的旧变频器,一般是因为驱动电路中的电解电容失效造成的。解决方法是更换驱动电路中的电解电容器。

2)模块损坏过电流

特征为:一上电就跳闸,一般不能复位。主要原因是模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。电流检测电路坏变频器并不过电流,是检测电路坏出现的误报。变频器内部损坏一般不能复位,这是和外部损坏的根本区别。

变频器过载的几种现象

1.电动机工作过载

变频器设置了电动机的电子热继电器,或将电动机的额定电流预置到变频器,当机械负载过重电动机过载。此时变频器报过载报的是电动机。

电动机出现了过载跳闸,首先电动机发热,用手触及电动机的外壳,明显发烫;在变频器显示屏上读取运行电流,与电动机的额定电流进行比较,明显偏大。

电动机出现负载过重的原因有:
(1)在人工喂料的负载系统中,控制喂料量,使电动机工作在额定状态。如搅拌机、打浆机、提升机等。

(2)在非人工喂料的系统中,负载的大小不可控,负载加大产生过载跳闸。解决的方法为:如果是电动机采用降速传动,并且电动机的工作速度较低,可考虑适当加大减速箱的传动比,以减轻电动机轴上的输出转矩。如果传动比无法加大,则应加大电动机的容量,否则长期过载要烧坏电动机。如果是变频器和电动机的容量选择相同,电动机直接传动,如泥浆泵、风机等,工作中出现过载,是变频器的电流容量选的小,应换为大一级功率档次的变频器。

2.变频器参数设置不合理

电动机的电子热继电器电流设置的小于电动机的额定电流,电动机实际上没有过载,变频器达到了设定的电流值,变频器过载跳闸。这种情况可以重新设置过载电流,将过载电流设置的高一些(一般设定电流为电动机额定电流的105%~110%)。

3.变频器没有报过载,但电动机过载烧毁

该种现象是变频器的容量比电动机的容量选择的大,而变频器的过载电流没有改动,还是原来的默认值,当电动机过载时变频器不跳闸,时间一长将电动机烧毁。

4.负载异常或变频器异常引起过载跳闸

(1)三相电压不平衡过载跳闸。变频器内部开关电路异常,如断相、输出电压不平衡引起某相的运行电流过大,导致过载跳闸。简单有效的方法是用交流电压表测量变频器的三相输出电压,以判断变频器是否缺相或电压不平衡。电压不平衡大部分是变频器出现了问题。

(2)误动作。如果电动机的发热量并不大,但变频器的检测电流偏大,导致变频器过载跳闸,是变频器的检测电路误动作。这种情况原则上要进行变频器过载保护电路的维修。

变频器接地故障

1.接地漏电流大

变频器在工作中,由于其输出电缆的屏蔽层和电动机的外壳接地,当因为分布参数的电抗小出现了接地漏电流,当漏电流超过了变频器的允许值,变频器报接地故障。

(1)绝缘不良出现漏电流。变频器、电缆、电动机的绝缘不良,绝缘电阻下降造成漏电流上升。下图是电缆的分布参数引起的漏电流。

(2)电缆线太长,分布电抗下降,漏电流增加,造成变频器报接地故障。

2.实质性的接地故障

电缆对地短路、电动机绕组对地短路、逆变模块对地短路,都会造成接地故障,变频器报接地。输出端出现了接地短路故障,严重的用万用表的电阻档就可以测出,轻微的用500V绝缘电阻表测量。

欠电压故障分析

1.断相分析

1)输入三相电源缺相。变频器输入的为三相380V交流电压,通过三相整流桥整流,直流母线上得到515V的直流平均电压。通过滤波电容滤波,在空载时直流母线电压可达到540V左右。变频器满载工作时,直流母线电压在500V左右。如果有一相断路或整流半桥的整流二极管坏,电路变为单相整流,变频器便发生缺相故障。缺相时整流电压如下图所示,本来三相整流时在一个周期内有6个小波峰,缺相时在一个周期内变为了2个波峰,在波峰之间没有整流电压,通过滤波电容放电将其补平。空载时直流母线电压很高(可达500V以上),但负载时因为电容滤波能力有限,直流母线电压会随着变频器输出频率的上升,迅速下降。当变频器输出频率上升到十几Hz,变频器跳欠电压故障。

2)变频器整流模块断相。如果变频器内部的整流模块有一个桥臂损坏,变频器也会出现断相故障。在下图中,如果VD1和VD2损坏,和R相断相的故障表现是一样的。所以变频器报断相故障,我们首先要测量三相电源是否断相,如果电源正常,就要检查整流模块。

2.欠电压分析

欠电压是指变频器的直流母线电压低于了下限电压值,变频器报欠电压故障。变频器报欠电压也分外电路欠电压和变频器内部电路损坏欠电压。

三相电源欠电压主要是因为电压低于下限值,220V系列低于200V,380V系列低于350V。

变频器内部损坏造成的欠电压原因有:整流模块某一路损坏(VD1~VD6),滤波电容容量不足;主回路继电器SL损坏或不闭合,导致直流母线始终串联RL限流电阻,导致直流母线电压低报欠电压。限流电阻断变频器直流母线没电压,变频器没有输出。再有就是电压检测电路发生故障变频器出现欠电压误报。

变频器无论出现断相还是欠电压报警跳闸,首先要检查三相输入电压是否正常,即先区别是电源问题还是变频器问题;然后再测量变频器的直流母线电压,分析问题出在那一块电路。测量时可以分为空载测量和负载测量,根据测量值,可作出以下判断:

①如直流母线电压空载在500V以上,负载时在500V左右,整流滤波电路都没问题,问题出在检测电路(误报)。可以结合测量相同功率的变频器,进行比较,判断变频器是误报还是别的原因。

②如空载正常(电压在500V以上),负载时电压明显下降,一直下降到报警跳闸,是整流模块损坏,造成内部断相。

③如空载电压较低,负载电动机不转,电压下降到十几伏,是主继电器SL不闭合。

④直流母线无电压,限流电阻断。

在大型企业,当有大型电器启动时,会造成电压的瞬时下降,当电压下降到变频器的欠电压保护值时,变频器便报欠电压跳闸。遇此情况,可设置瞬时停电再启动。

变频器的整流模块、滤波电容、限流电阻RL和主回路继电器SL等损坏,如有一定的电路维修经验,是可以自己维修的,因为这些器件在电路中的作用是独立的,和其他器件没有相关关系,把故障器件换掉变频器就可以正常工作。但整流二极管损坏和变频器工作过电流有关系,当整流二极管损坏,要检查一下主电路是否短路。

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