現(xiàn)代社會(huì)，各行業(yè)都提倡節(jié)能，因變頻器和交流電機(jī)組成的交流調(diào)速系統(tǒng)具有的優(yōu)良的調(diào)速性能，可以大大降低能源的消耗。因此，變頻器的安全運(yùn)行就成為了很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，掌握一些變頻器故障產(chǎn)生原因以及排除故障方面的知識(shí)，能夠第一時(shí)間察覺(jué)到變頻器的運(yùn)行狀況，是非常必要的。
1 引言
因變頻器和交流電機(jī)組成的交流調(diào)速系統(tǒng)具有的優(yōu)良的調(diào)速性能，在其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展的同時(shí)，也會(huì)使我們?cè)诠ぷ髦杏龅礁鞣N原因造成的故障，導(dǎo)致生產(chǎn)停工，直接造成單位損失，因此，我們要不斷地通過(guò)積累經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高處理變頻器故障的能力，提高設(shè)備利用率，從而提高生產(chǎn)效率[1-2]。本文就我在公司2800mm熱軋生產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試及運(yùn)行一年過(guò)程中遇到和學(xué)習(xí)到的幾種常見(jiàn)變頻器過(guò)壓 欠壓 過(guò)熱 過(guò)流故障進(jìn)行簡(jiǎn)單歸納與分析。
2變頻器過(guò)電壓（OU）故障原因分析及對(duì)策
2.1 過(guò)電壓的危害
變頻器過(guò)電壓主要是指其中間直流回路過(guò)電壓，中間直流回路過(guò)電壓主要危害在于：
(1) 引起電動(dòng)機(jī)磁路飽和。
對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，電壓主過(guò)高必然使電機(jī)鐵芯磁通增加，可能導(dǎo)致磁路飽和，勵(lì)磁電流過(guò)大，從面引起電機(jī)溫升過(guò)高；
(2) 損害電動(dòng)機(jī)絕緣。
中間直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過(guò)大，對(duì)電機(jī)絕緣壽命有很大的影響；
(3) 對(duì)中間直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電容器爆裂。
因而變頻器廠家一般將中間直流回路過(guò)電壓值限定在DC800V左右，一旦其電壓超過(guò)限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護(hù)[3]。
2.2 過(guò)電壓的原因
一般能引起中間直流回路過(guò)電壓的原因主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：
(1) 來(lái)自電源輸入側(cè)的過(guò)電壓
正常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%～+10%，經(jīng)三相橋式全波整流后中間直流的峰值為591V，一般電源電壓不會(huì)使變頻器因過(guò)電壓跳閘。電源輸入側(cè)的過(guò)電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過(guò)電壓，如雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓等，主要特點(diǎn)是電壓變化率dv/dt和幅值都很大。
(2) 制動(dòng)或減速時(shí)間過(guò)短或制動(dòng)電阻損壞。
當(dāng)變頻器拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，其減速時(shí)間設(shè)定的比較小，在減速過(guò)程中，變頻器輸出頻率下降的速度比較快，而負(fù)載慣性比較大，靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，從負(fù)載側(cè)向變頻器中間直流回路回饋能量，短時(shí)間內(nèi)能量的集中回饋，可能會(huì)中間直流回路及其能量處理單元的承受能力引發(fā)過(guò)電壓故障。若變頻器沒(méi)有能量處理單元或其作用有限，因而導(dǎo)致變頻器中間直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘故障。
實(shí)例：
我廠在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中有一組輥道電機(jī)的變頻器出現(xiàn)速度反饋值大于速度設(shè)定值，經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)：
a) 在軋鋼過(guò)程中不存在這種情況，當(dāng)鋼離開(kāi)輥道后，才出現(xiàn)這種情況；
b) 當(dāng)速度反饋值大于速度設(shè)定值時(shí)，直流回路電壓為額定電壓的125%，超過(guò)115%的極限設(shè)定值；
c) 變頻器的進(jìn)線電壓已超過(guò)上限；
在軋鋼過(guò)程中，該變頻器控制的輥道電機(jī)將升速，當(dāng)鋼離開(kāi)輥道后輥道電機(jī)速度降至原來(lái)的速度，若這臺(tái)變頻器未裝設(shè)制動(dòng)裝置，因進(jìn)線電壓過(guò)高，直流回路電壓超過(guò)了設(shè)定的極限值，變頻器報(bào)過(guò)壓故障。
2.3 過(guò)電壓的處理對(duì)策
(1) 在電源輸入側(cè)增加吸收裝置，減少過(guò)電壓因素
對(duì)于電源輸入側(cè)有沖擊過(guò)電壓、雷電引起的過(guò)電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開(kāi)時(shí)形成的過(guò)電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸入側(cè)并聯(lián)浪涌吸收裝置或串聯(lián)電抗器等方法加以解決。關(guān)于這一點(diǎn)，我廠設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到在輸入側(cè)裝有進(jìn)線電抗器，增強(qiáng)變頻器抗電壓變化的能力。
(2) 在輸入側(cè)增加逆變電路的方法
處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側(cè)增加逆變電路，可以將多余的能量回饋給電網(wǎng)。關(guān)于這一點(diǎn)，我廠在設(shè)備設(shè)備選型時(shí)就考慮帶有回饋裝置。
(3) 從變頻器已設(shè)定的參數(shù)中尋找解決辦法
在滿足控制要求的條件下，適當(dāng)增加或延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間或減速時(shí)間（尤其針對(duì)大慣性負(fù)載的停機(jī)需考慮）。
在工藝流程中如不限定負(fù)載減速時(shí)間時(shí)，變頻器減速時(shí)間參數(shù)的設(shè)定不要太短，而使得負(fù)載動(dòng)能釋放的太快，該參數(shù)的設(shè)定要以不引起中間回路過(guò)電壓為限，特別要注意負(fù)載慣性較大時(shí)該參數(shù)的設(shè)定。如果工藝流程對(duì)負(fù)載減速時(shí)間有限制，而在限定時(shí)間內(nèi)變頻器出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘現(xiàn)象，就要設(shè)定變頻器失速自整定功能。
3變頻器欠電壓(Uu)故障原因分析及對(duì)策
3.1 電源缺相
原因：
當(dāng)變頻器電源缺相后，三相整流變成二相整流，在帶上負(fù)載后，致使整流后的DC電壓偏低，造成欠壓故障[4]。
對(duì)策：
檢查變頻器電源的空開(kāi)或接觸器觸點(diǎn)是否接觸良好，觸點(diǎn)電阻是否太大，輸入電壓是否正常等。
3.2 同時(shí)工作或同時(shí)起動(dòng)的變頻器過(guò)多
原因：
當(dāng)多臺(tái)變頻器同時(shí)起動(dòng)或工作時(shí)，會(huì)造成電網(wǎng)電壓出現(xiàn)短暫的下降，當(dāng)電壓下降持續(xù)時(shí)間超過(guò)變頻器允許的時(shí)間（一般變頻器都有一個(gè)允許壓降的最短時(shí)間）時(shí)，就會(huì)造成變頻器的欠壓故障[5]。
對(duì)策：
盡量減少同時(shí)起動(dòng)或工作的變頻器的臺(tái)數(shù)，變頻器輸入側(cè)加裝AC電抗器，實(shí)在不行就增加供電變壓器的容量。
4變頻器過(guò)熱(OH)故障原因分析及對(duì)策
4.1周?chē)h(huán)境溫度過(guò)高
原因：
變頻器內(nèi)部是由無(wú)數(shù)個(gè)電子器件構(gòu)成的，其工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，尤其是IGBT工作在高頻狀態(tài)下，產(chǎn)生的熱量會(huì)更多。如果環(huán)境溫度過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部元器件溫度過(guò)高，為保護(hù)變頻器內(nèi)部電路，此時(shí)變頻器會(huì)報(bào)溫度高故障并停機(jī)。
對(duì)策：
降低變頻器所在場(chǎng)所的溫度，如可以加裝空調(diào)或風(fēng)扇等強(qiáng)制制冷措施。
4.2 變頻器通風(fēng)不良
原因：
如變頻器本身的風(fēng)道堵塞或控制柜的風(fēng)道被阻塞時(shí)，會(huì)影響變頻器內(nèi)部的散熱，導(dǎo)致變頻器過(guò)熱報(bào)警。
對(duì)策：
定期檢修變頻器，清除其風(fēng)道的垃圾，順暢風(fēng)道。
4.3 風(fēng)扇卡阻或損壞
原因：
變頻器風(fēng)扇壞時(shí)，大量的熱量積聚在變頻器內(nèi)部散不出去。
對(duì)策：
更換風(fēng)扇。
4.4 負(fù)載過(guò)重
原因：
當(dāng)變頻器所帶負(fù)載過(guò)重（小馬拉大車(chē)）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電流，產(chǎn)生大量的熱量，有時(shí)變頻器也會(huì)過(guò)熱報(bào)警。
對(duì)策：
減小負(fù)載或增加變頻器的容量（一般設(shè)備選型時(shí)都會(huì)考慮變頻器容量為負(fù)載功率的1.8倍）。
5變頻器過(guò)流(OC)故障原因分析及對(duì)策
5.1變頻器過(guò)電流的現(xiàn)象
(1) 重新啟動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘，這是過(guò)電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。
主要原因有：
負(fù)載短路，機(jī)械部位有卡??；逆變模塊損壞；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)小等現(xiàn)象引起。
(2) 上電就跳，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位。
主要原因有：
模塊壞、驅(qū)動(dòng)電路壞、電流檢測(cè)電路壞。
(3) 重新啟動(dòng)時(shí)并不立即跳閘而是在加速時(shí)。
主要原因有:
加速時(shí)間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(V/F)設(shè)定較高。
5.2變頻器過(guò)電流的原因及處理對(duì)策
(1) 變頻器輸出短路
原因：
常常是由于負(fù)載短路而引起的，最常見(jiàn)的就是電機(jī)短路（電機(jī)振動(dòng)引起接線松動(dòng)短接而造成短路）。
對(duì)策：
我們?cè)谄綍r(shí)生產(chǎn)期間，現(xiàn)場(chǎng)都設(shè)有機(jī)械、電氣巡檢人員，定期檢修期間，對(duì)各機(jī)械、電氣設(shè)備進(jìn)行清掃和緊固螺絲。
(2)機(jī)械部位有卡住或軋鋼現(xiàn)場(chǎng)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)“卡鋼”現(xiàn)象。
此時(shí)負(fù)載突然增大時(shí)，電流也會(huì)隨之增大，當(dāng)電流超過(guò)變頻器設(shè)定的過(guò)電流值時(shí)，為保護(hù)變頻器內(nèi)部器件，會(huì)報(bào)“過(guò)電流”故障跳閘。
常見(jiàn)原因：
傳動(dòng)裝置損壞；工藝設(shè)定不合理板坯過(guò)寬，板型不好。
對(duì)策：經(jīng)常巡檢機(jī)械裝置，改善工藝，提高操作工操作水平。
(3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械慣性過(guò)大，電機(jī)的容量相對(duì)偏小
原因：
當(dāng)傳動(dòng)機(jī)械慣性大時(shí)，電機(jī)容量又偏小，會(huì)（尤其在剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)）出現(xiàn)“小馬拉大車(chē)”的現(xiàn)象，造成電機(jī)電流偏大，導(dǎo)致變頻器過(guò)流跳閘。
對(duì)策：
對(duì)于大慣性負(fù)載，在保證電機(jī)和負(fù)載匹配的前提下，可適當(dāng)提高變頻器低速啟動(dòng)時(shí)的電壓提升，延長(zhǎng)變頻器的加速時(shí)間等方法來(lái)防止變頻器過(guò)流故障的發(fā)生。
(4)變頻器啟動(dòng)加速時(shí)間設(shè)定太短；V/F特性電壓提升設(shè)定太大。
原因：
變頻器啟動(dòng)加速時(shí)間設(shè)定太短變頻器輸出頻率的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化（失速）；V/F電壓提升太大，變頻器輸出頻率已經(jīng)比較高了，而電機(jī)轉(zhuǎn)速還比較低（即電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化滯后于變頻器頻率的變化），也會(huì)造成失速故障。這種“失速”就會(huì)導(dǎo)致變頻器過(guò)流故障。
對(duì)策：
延長(zhǎng)變頻器的加速時(shí)間設(shè)定；另外，低速電壓提升要也要在實(shí)際中反復(fù)實(shí)驗(yàn)，不要設(shè)置太大，否則會(huì)導(dǎo)致變頻器一起動(dòng)就發(fā)生過(guò)流故障。
在變頻器的常見(jiàn)故障中，由其外圍電路引起的故障所占比例較大，在日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。
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