變頻器過電流故障原因及處理方法

1、變頻器過電流故障原因及處理 方法作者:日期:變頻器過電流故障原因及處理方法(1)過電流故障過流故障可分為短路、輕載、重載、加速、減速、恒速過電流。變頻器過電流故障一般 是由于變頻器的加減速時間設(shè)定太短、負載突變、負荷分配不均勻、輸出短路等原因引起的。通常的解決辦法是延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設(shè)計、對線路進行檢查等。 如果斷開后負載變頻器還是過電流故障，說明變頻器內(nèi)部元件，如變頻器電路故障，需要進一步檢查維修。如果斷開負載后，過電流故障消失，應(yīng)從電動機開始逐個回路檢查，并且逐項實驗，直至排除故障。變頻器發(fā)生過電流故障的原因可分為外部原因和變頻器本身的原因兩方面

2、。變頻器中過電流保護的對象主要是指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超過了變頻器的容許值的情況。由于變頻器中電力電子開關(guān)元器件的過載能力比較差，因此變頻器的過電流保護是至關(guān)重要的一環(huán)。到目前為止，變頻器的過電流保護已經(jīng)十分完善。 短路故障。變頻調(diào)速系統(tǒng)的短路故障是具有危險性的故障， 在處理短路故障時應(yīng)注意 觀察和分析，假如短路故障點發(fā)生在變頻器的輸出側(cè)，如圖7-3所示，則短路故障的特點如下。K S TU V X "IdVFVRCOM圖7-3變頻器輸出側(cè)短路a. 變頻器短路故障經(jīng)常在運行過程中發(fā)生，當(dāng)復(fù)位后重新啟動時，變頻器調(diào)速系統(tǒng)中 的升速變頻器短路保護動作。b. 變頻器短路故障具有較大的沖

3、擊電流，目前生產(chǎn)的變頻器都設(shè)有無時限的速斷保護，當(dāng)發(fā)生短路故障時，只要無時限的速斷保護能可靠動作，短路電流就不會對變頻器造成損壞。c. 變頻器自身工作的不正常，如逆變橋中某一橋臂的兩個逆變器件在不斷交替的工作 過程中出現(xiàn)異常，使直流電壓的正、負極間處于短路狀態(tài)。d. 變頻器的輸出側(cè)短路主要表現(xiàn)在變頻器輸出端到電動機之間的連接電纜發(fā)生相互短 路或電動機內(nèi)部發(fā)生短路。當(dāng)變頻器短路保護動作并顯示短路故障信息時，應(yīng)先確認是否有短路故障。在變頻器復(fù)位后重新啟動時，注意觀察變頻器電源輸入端電壓表指示的變化。如果變頻器的輸出頻率剛上升，則短路保護就立即動作。 在短路保護動作瞬間電壓表的指針有瞬間回零的跡象，

4、則說明變頻調(diào)速系統(tǒng)有短路或接地故障。當(dāng)確認變頻調(diào)速系統(tǒng)有短路或接地故障后，要判斷故障是發(fā)生在變頻器，還是發(fā)生在變頻器以外的回路中。 此時，應(yīng)將變頻器輸出端的接線拆除，復(fù)位變頻器后再次啟動，若變頻 器的輸出頻率剛上升短路保護就立即動作，則說明變頻器內(nèi)部故障； 如不再跳閘，則說明故障是在變頻器外部回路，應(yīng)檢查從變頻器到電動機之間的線路，以及電動機本身。 輕載過電流。輕載過電流是變頻調(diào)速系統(tǒng)特有的一種故障現(xiàn)象。其原因是變頻器在 U/f控制模式下運行，電動機的磁路不穩(wěn)定。a. 變頻調(diào)速系統(tǒng)運行在低頻情況下，由于輸出電壓的下降，電動機繞組電阻壓降I1/r1所占比例增加，而反電動勢E1所占比例減小，系統(tǒng)的

5、壓頻比和磁通也隨之而變小，從而導(dǎo)致電動機的輸出轉(zhuǎn)矩減小。為了提高變頻器在低頻運行時的帶負載能力，通常采取提高系統(tǒng)的壓頻比U/f，即轉(zhuǎn)矩補償措施。b. 變頻調(diào)速系統(tǒng)在參數(shù)預(yù)置時，通常是以運行時帶最大負載來設(shè)定壓頻比U/f的。在系統(tǒng)最大負載時，電流11和電阻壓降 Ur都很大，需要轉(zhuǎn)矩補償量也較大。但輕負載時，電流11和電阻壓降 Ur都相對較小時，將因引起“過補償”而導(dǎo)致電動機的磁路飽和。電 動機磁路的飽和程度也隨電動機負載的輕重而變化，從而造成電動機的磁路不穩(wěn)定。電動機磁路飽和時，磁通和勵磁電流的波形如圖7-4所示。圖7-4(a)是電動機磁路的磁化曲線；圖7-4(b)是磁通的波形，由于磁路飽和使磁

6、通波形的上面被“削波”為平頂波；圖 7-4(c)為電動機勵磁電流的波形。其橫坐標(biāo)是勵磁電流iO,與磁化曲線的橫坐標(biāo)對應(yīng)，縱坐標(biāo)是時間t，與磁通曲線的橫坐標(biāo)相對應(yīng)。圖7-4(c)所示曲線是磁化曲線和磁通的波形疊加。由圖7-4(c)可以得出，電動機勵磁電流iO的波形將發(fā)生嚴重畸變，是一個峰值很高的尖峰波。 電動機的磁路越飽和，勵磁電流的畸變越嚴重，峰值也越大。雖然勵磁電流尖峰波的電流變 化率di/dt很大，但勵磁電流的有效值不一定很大。電動機勵磁電流尖峰波值可導(dǎo)致電動機 在負載很輕時變頻器卻發(fā)生過電流保護動作。電動機磁路飽和引起的過電流保護動作主要發(fā)生在低頻、輕載的情況下。圖7-4磁路在飽和區(qū)工作

7、時的勵磁電流 重載過電流。變頻調(diào)速系統(tǒng)重載過電流故障現(xiàn)象表現(xiàn)為，系統(tǒng)在拖動的生產(chǎn)機械運行過程中負荷突然增加，如果電動機的輸出轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩，則電動機轉(zhuǎn)速會大幅度下降，變頻器的工作電流也將急劇增加。變頻調(diào)速系統(tǒng)的重載過電流保護帶有一定的動作時限，在重載過電流保護的電流設(shè)定值和設(shè)定時限到達時，重載過電流保護將可靠動作。 變頻調(diào)速系統(tǒng)的重載過電流故障通常是由系統(tǒng)設(shè)計不好或者機械設(shè)備故障引起的。在變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生過電流故障時，應(yīng)針對故障時的運行工況進行分析。如果在生產(chǎn)過程中電動機經(jīng)常出現(xiàn)過載現(xiàn)象，則屬于系統(tǒng)設(shè)計問題， 首先要考慮能否加大電動機和負載之間的傳動比。適當(dāng)增加傳動比，可減輕電動機軸上的阻轉(zhuǎn)

8、矩。但傳動比不宜加得太大， 如果太大，會使電動機在最高速時的工作頻率超過額定頻率，帶負載能力也會有所減小。如不能加大傳動比，則只能增大電動機和變頻器的容量。對于偶發(fā)性過載故障，應(yīng)檢查系統(tǒng)拖動的生產(chǎn)機械設(shè)備是否有由故 障和生產(chǎn)流程操作引發(fā)重載過電流的因素，并針對檢查出的問題采取與其相應(yīng)的措施。過電流故障處理方法如果變頻系統(tǒng)啟動時剛升速就跳閘，這是過電流比較嚴重的現(xiàn)象，主要檢查以下幾方面。 工作機械是否被卡住。 變頻器功率模塊有無損壞。 負載側(cè)是否短路，用兆歐表檢查對地有沒有短路。 電動機的啟動轉(zhuǎn)矩是否太小，使拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來。如果變頻系統(tǒng)啟動時不立即跳閘，而在運行過程中跳閘，主要檢查以下幾方面。

9、 升速時間設(shè)定是否太短，先了解生產(chǎn)工藝要求是否允許延長升速時間，如可以，則可延長升速時間。 減速時間設(shè)定是否太短，先了解生產(chǎn)工藝要求是否允許延長減速時間，如可以，則可延長減速時間。 轉(zhuǎn)矩補償（U/f比）設(shè)定是否太大，太大會引起低頻時空載電流過大。 假如電子熱繼電器整定不當(dāng)，動作電流設(shè)定得過小，會引起變頻器誤動作。 預(yù)置升（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)置了自處理功能。當(dāng)升（降）電流超過預(yù)置的上限電流Iset時，將暫停升（降）速，待電流降至設(shè)定值Iset以下時，再繼續(xù)升（降）速，如圖 7-5所示。I亦升逮自赴理山）降通自處理圖7-5 升（降）速自處理功能 其他措

10、施。如果采用了自處理功能后，延長了升、降速時間仍不能滿足生產(chǎn)機械的要 求，則需考慮適當(dāng)加大傳動比， 以減小拖動系統(tǒng)的飛輪力矩， 使電動機容易啟動及升速；如 果不能加大傳動比，則只能考慮加大變頻器的容量。在排除變頻器常見故障時，應(yīng)首先排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障。例如電流限制、加速時間過短都有可能導(dǎo)致過電流的產(chǎn)生。然后就必須判斷是否電流檢測電路出了故障。變頻器由于下列原因也可能引起過電流保護動作。 主電路接口板電流、電壓檢測通道損壞，都會出現(xiàn)過電流。電路板損壞的原因是：由于環(huán)境太差，固體顆粒附著在電路板上，造成靜電損壞，或者有腐蝕性氣體腐蝕電路。電路板的零電位與機殼連在一起，由于機殼與柜體是與保

11、護地相連的，保護地上的地電位會影響電路板上電路的工作性能。嚴重時電路板的零電位點電位升高，也會造成電路板損壞。 連接插件不緊、不牢。例如，電流或電壓反饋信號線接觸不良，會出現(xiàn)過電流故障時有時無的現(xiàn)象。 當(dāng)負載不穩(wěn)定時，應(yīng)采用DTC控制模式，因為 DTC控制速度非?？欤扛?25卩s產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實際值，再經(jīng)過電動機轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器比較后輸出，由優(yōu)化脈沖選擇器決定逆變器的最佳開關(guān)位置，這樣能有效地抑制過電流。另外，速度環(huán)的自適應(yīng)會自動調(diào)整 PID參數(shù)，從而使變頻器輸出給電動機的電流平穩(wěn)。過電流的外部原因如下。這類故障一般是暫時的，重 應(yīng)采取措施限制負載突變或更 這種變頻器動態(tài)響

12、應(yīng)快、控制 電動機負載突變，引起大的沖擊電流而過電流保護動作。 新啟動后就會恢復(fù)正常運行。如果經(jīng)常會有負載突變的情況， 換較大容量的變頻器， 建議選用直接轉(zhuǎn)矩控制方式的變頻器， 速度非常快，具有速度環(huán)自適應(yīng)能力，能使變頻器輸出電流平穩(wěn)，避免過電流。 電動機內(nèi)部和電動機電纜絕緣破壞，造成匝間或相間對地短路，因而導(dǎo)致過流。 在電動機線圈和外殼之間、電動機電纜和大地之間存在較大的寄生電容，通過寄生電容會有高頻漏電流流向大地，導(dǎo)致過電流。 若在變頻器輸出側(cè)有功率因數(shù)校正電容或浪涌吸收裝置，則其故障也會引起過電流故障。 變頻器運行過程中控制電路遭到電磁干擾， 速度反饋信號丟失或非正常時，也會引起過電流。