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(shí)，變頻器保護(hù)會(huì)立即動(dòng)作并停機(jī)，同時(shí)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(hào)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(shí)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(shí)，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(dòng)機(jī)的電纜拆下，分別試驗(yàn)變頻器和電動(dòng)機(jī)。如果變頻器還連接有外部控制信號(hào)電路，最好也斷開，這樣可以手動(dòng)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(gè)試驗(yàn)控制信號(hào)或電位器接到外部控制端子上，試驗(yàn)變頻器的外部信號(hào)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(hào)和電動(dòng)機(jī)。

4)外部控制信號(hào)一般是各種傳感器的輸出信號(hào)，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(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，最好采用現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)校驗(yàn)儀校驗(yàn)。

5)對(duì)于電動(dòng)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(dòng)電機(jī)試驗(yàn)，并使其運(yùn)行一段時(shí)間后觀察是否存在異常。

通過以上工作，一般情況下就會(huì)將事故原因縮小到一定范圍，在上述檢查過程中，在哪個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)異常，就在哪個(gè)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(shí)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(dòng)機(jī)過載或負(fù)載有突變的可能，如電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，電動(dòng)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(dòng)機(jī)與機(jī)械連接部位的機(jī)械原因，或電動(dòng)機(jī)軸承出了問題，后者一般發(fā)生在外部控制信號(hào)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(dòng)機(jī)端子或繞組內(nèi)部斷線等。若跳閘時(shí)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(cè)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(dòng)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(shí)逆變器模塊過電流或是變頻器對(duì)地短路跳閘，一般是逆變器橋臂的上半橋或其驅(qū)動(dòng)電路部分發(fā)生故障，而加速時(shí)逆變器模塊過電流則是下半橋或其驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作的情況做一分析。

1)電動(dòng)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(dòng)作。

2)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部或電動(dòng)機(jī)連接電纜絕緣被擊穿，造成匝間或相間及對(duì)地短路，導(dǎo)致過電流保護(hù)動(dòng)作。對(duì)于對(duì)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(dòng)作。

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

4)外部控制信號(hào)線斷線或傳感器故障，也會(huì)引起過電流，導(dǎo)致過電流保護(hù)動(dòng)作。現(xiàn)在有的變頻器增加了反饋信號(hào)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(dòng)、損壞也是常見的過電流保護(hù)動(dòng)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(huì)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(duì)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(duì)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(shí)間，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。