变频器安装使用和故障判断浅谈

变频器安装使用和故障判断浅谈

陈丽华

中车北京二七机车有限公司北京市100072

摘要：介绍变频器选型及方案设计时的注意事项，叙述变频器安装调试参数设定时的注意事项，列举变频器使用时遇到问题及常见故障处理的方法，交代变频器日常维护的方法。

关键词：变频器安装调试注意事项故障排除

随着科学技术的高速发展，变频器具有节电、节能、可靠、高效的特性已应用在工业控制的各个领域中，如变频调速在供水、风机空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用。使用变频器保证了设备的调节精度，减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益。

在工程项目中，变频器选型应满足以下条件：（1）电压等级与控制电机电压相符。（2）变频器额定电流是控制电机额定电流的1.1~1.5倍。（3）根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。（4）由于变频器集成度高，整体结构紧凑，自身散热量较大，对安装环境的温度、湿度和粉尘含量都有要求，选择合适的安装地点。设计施工图时的建议和注意事项：（1）为了使变频器保护功能快速切除电源并防止故障扩大，建议在电源电路中连接一个电磁接触器。（2）变频器输出端不允许连接电容器和电涌吸收器。（3）变频器和电动机之间的连线不要太长。如果连线太长，电线间的分布电容会产生较大的高频电流，可能造成变频器过电流跳闸、漏电电流的增加、电流显示精度变差等。如安装环境条件允许，变频器及电动机连线的距离越近越好。设计时要考虑附近环境干扰的问题，解决干扰的方法：（1）变频器要采用单点接地，最好是短而粗的线进行接地。（2）传感器的信号线，采用双脚屏蔽线，屏蔽层需要接地。（3）在传感器的电源上加装电源滤波器、滤波磁环，或者是隔离器等进行隔离。（4）因变频器的结构特点，变频器使用过程中会产生大量的谐波，在设计安装时，要考虑如何抑制谐波，常用的方法是在输入电路串入电抗器来抑制谐波。

安装调试参数设定时注意事项。熟悉使用面板上的键控制电路端子FWD、REV和STOP键控制变频器的运行和停止，如必须要采用主电源断路器的方式控制变频器的运行和停止，则每小时只能操作一次。变频器出厂时，一般对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。但面板操作并不能满足大多数传动系统的要求，所以在使用之前，要根据需要对变频器参数从以下4个方面进行重新设定：（1）确认电动机参数。在变频器参数中设定电动机的功率、电流、电压、转速、最大频率。这些参数可以从电动机铭牌中直接得到。（2）确定控制方式。变频器采取的控制方式为，速度控制、转矩控制、PID控制或其他方式控制。控制方式确定后，要根据控制精度，进行静态或动态识别。（3）设定变频器的启动方式。可以根据实际情况选择启动方式，比如采用面板、外部端子、通信方式等。（4）给定信号的选择。变频器的频率给定可有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流给定，通信方式给定。正确设置以上参数之后，变频器可以正常工作，如要获得更好的控制效果，则只能根据实际情况修改相关参数。

实际使用中遇到的问题，以二七公司用过的富士变频器来举例说明。（1）当遇到外加（引出的）起停按钮及电位器调频无效。变频器出厂时设定为通过键盘面板操作，外部控制无效，端子FWD_CM用短接片短接。选择外部起停及调频控制时，必须将该短接片去掉。出现上面问题，可能是FWD，CM短接片未取掉，操作方式和调频方式参数选择错误所致，应重点对该部分进行检查。（2）变频器在电机空载时工作正常，但不能承载起动。这种问题常常出现在恒转矩负载。检查转矩提升值，增加转矩提升值，提高了低频时的电压输出。改善了低频时的带载特性，电机带载正常。遇到上述问题时应重点检查加、减速时间设定及转矩提升设定值。（3）频率已经达到较大值，但电机转速仍不高。检查频率增益设定值为150％。由频率设定信号增益定义可知：设定增益为设定模拟频率信号对输出频率的比率，假设设定频率为30Hz，实际输出频率仅为20H2。将设定增益改为100％后，问题得到解决。（4）频率上升到一定数值，继续向上调节时，频率保持在一定值不断跳跃，转速不能提高。变频器工作时，将自动计算输出转矩，并将输出转矩限制在设定值内。如果驱动转矩设定值偏小，将可能因输出转矩受到限制，使变频器输出频率达不到给定频率。遇到上面的问题，应检查驱动转矩设定值是否偏小。

常见故障的处理方法：（1）变频器的过电压故障集中表现在变频器主电路直流母线电压。正常情况下，变频器直流电压是三相全波整流后的平均值。在节假日负载较轻，输入电源电压超过正常范围，出现电压升高的故障。此时最好对电源电压进行测量，检查，确认后再复位重新开机。（2）过电流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负载分配不均、输出短路等原因引起的。此时，一般可通过延长加减速时间，减少负载的突变、外加能耗制动元件，进行负载分配，对线路进行检查来解决。如果断开负载后，变频器还是过电流故障，说明变频器内部电路已坏，需要对变频器进行修理或更换。（3）过载故障包括变频器过载和电动机过载。其可能是直流制动量过大、电网电压太低、负载过重，所选的电动机和变频器不能拖动，则必须更换更大功率的电动机和变频器；若由于机械润滑不好而引起的负载过重，则要对生产机械进行检修。（4）若变频器温度过高，则应检查变频器的通风情况（变频器内部是大功率的电力半导体元件，极易受工作温度的影响），为了保证其工作安全、可靠，使用时工作温度应控制在40度以下。建议加强外部通风冷却，柜内安装风扇。变频器拥有较强的故障诊断功能，对变频器内部整流、逆变部分，CPU及外围通讯与电动机等故障进行保护。变频器在保护跳闸后故障复位前，将一直显示故障代码。根据故障指示代码确定故障原因，可缩小故障查找范围，大大减少故障查找时间。技术人员应熟读使用说明书，一旦显示故障代码，很快就能知道问题出在哪里。

变频器在日常维护中，可以从外部检查运行状况有无异常，要保持变频器周围环境清洁、干燥，严禁在变频器附近放置杂物。检查记录环境温度，散热器温度；察看变频器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。还可以通过面板查阅变频器的运行参数，如输出电压、输出电流、输出转矩、电机转速等，检查并记录运行中的变频器输出电压及输出电流，注意输出电压及输出电流的平衡度。定期进行清扫、吹灰，保持变频器内部的清洁及风道的畅通。定期测量变频器（含电机）绝缘（要拆线的）。记得恢复变频器的接线和参数，送电及带电机在低频下运行约1分钟，确保变频器工作正常。

参考文献

1、徐海变频器原理及应用清华大学出版社2007。

2、王廷长变频技术及应用高等教育出版社2009

3、富士变频器说明书