矿用隔爆兼本安型变频软起动器的工作原理及故障解决方法

矿用隔爆兼本安型变频软起动器的工作原理及故障解决方法

王俊峰

一、工作原理

控制变压器T1将AC1140V电源变为AC220V经FU4,FU5分别供给4个交流接触器KM1\KM2\KM3\KM4工作电源，变频器VFD工作电源，控制回路变压器T3工作电源。T3二次侧经FU6,FU7将AC1140V电源供给本安电源模块，本安电源将整流后的DC24V电源供给B-K1,B-K2,B-K3,B-K4等。

近控起动：将远近控选择开关打到“近控”位置，B-K1的9、10线常闭导通，当按下“起动”按钮时，B-K3得电吸合，22、23线导通，由于停止/复位按钮是常闭触点，所以B-K4处于得电吸合状态，28、29线导通，这样PLC的X0和COM端形成回路。当选择开关S3打在“工频”位置时，由直流电源模块V1提供的DC24V电源经KA1—Y0--PLC内部—COM0—V1的COM端形成回路，KA1得电吸合，7、11线导通，KM4,KM3先后得电吸合，起动器起动，电机直接进入工频运行状态，当选择开关S3打在“变频”位置时，由直流电源模块V1提供的DC24V电源经KA2—Y1--PLC内部—COM1—V1的COM端形成回路，KA2得电吸合，6,10线导通，变频器VFD得到AC220V工作电源；KM1,KM2得电同时吸合（未按起动按钮前）按近控起动按钮后，DC24V+—KA4—Y2—PLC内部--COM2—V1的COM端形成回路，KA4得电吸合，5，9线导通，变频器正转运行。

远控起动：将远近控选择开关打到“远控”位置时，B-K1的10，11线导通，当按下“远启”按钮时，B-K2的16，17线导通，这时，B-K4的28，29线已导通，这样PLC的X0和COM端形成回路。同上。当起动器近控运行时，由KA5的7，11线提供自保触点。

二、保护电路

1.当选择工频运行时，经变压器T2将AC220V变为AC36V给综合保护器ZB1提供工作电源，由CT1\CT2\CT3三个电流互感器给ZB1提供三相电流信号，ZB1的20，21接口分别接入PLC的COM端和X3以提供保护节点。

2.KM1,KM2和KM3,KM4分别并列2组接触器，是出于电气安全的需要，当某一个接触器发生触头粘连时不致于发生短路等故障。

3.KM4的控制回路并联KM4,KM3上的2副触点是为了保证KM4先合后断。

4.输出交流电抗器用于抑制变频器的辐射干扰和感应干扰，还可以抑制电动机的振动。

5.输入交流电抗器可抑制变频器输入电流的高次谐波，明显改善功率因数。

三、变频器的常见故障与处理

变频器控制系统常见的故障类型主要有过电流、短路、接地、过电压、欠电压、电源缺相、变频器内部过热、变频器过载、电动机过载、CPU异常、通信异常等。当发生这些故障时，变频器保护会立即动作停机，并显示故障代码或故障类型，大多数情况下可以根据显示的故障代码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，并不是由单一原因引起的，因此需要从多个方面查找，逐一排除才能找到故障点。

1、变频器常见故障诊断

以下以富士通用变频器为例，简述故障诊断过程，对于其他品牌变频器的故障诊断流程也是一样的，只是故障代码有区别而已。

过电流故障

出现过电流时会在面板上显示字符：OC1（加速时过电流）、OC2（减速时过电流）、OC3（恒速时过电流）。

跳闸原因：过电流或主回路功率模块过热。

故障诊断：可能是短路、接地、过负载、负载突变、加/减速时间设定太短、转矩提升量设定不合理、变频器内部故障或谐波干扰大等。

过电压故障

出现过电压时会在面板上显示字符：OU1（加速时过电压）、OU2（减速时过电压）、OU3（恒速时过电压）。

跳闸原因：直流母线产生过电压。

故障诊断：电源电压过高、制动力矩不足、中间回路直流电压过高、加/减速时间设定太短、电动机突然甩负载、负载惯性大、载波频率设定不合适等。

欠电压故障

出现欠电压时会在面板上显示字符：LU。

跳闸原因：交流电源欠电压、缺相、瞬时停电。

故障诊断：电源电压偏低、电源断相、在同一电源系统中有大起动电流的负载起动、变频器内部故障等。

变频器过热故障

出现过热故障时会在面板上显示字符：OH。

跳闸原因：散热器过热。

故障诊断：负载过大、环境温度高、散热片吸附灰尘太多、冷却风扇工作不正常或散热片堵塞、变频器内部故障等。

变频器过载、电动机过载故障

出现变频器过载、电动机过载故障时，会在面板上显示字符：OLU、OL1(电动机1过载)、OL2(电动机2过载)。

跳闸原因：负载过大，保护设定值不正确。

故障诊断：负载过大或变频器容量过小、电子热继电器保护设定值太小、变频器内部故障等。

2、变频器的事故处理

变频器在运行中出现跳闸，即视为事故。跳闸事故的处理有以下几种方法：

电源故障处理

如电源瞬时断电或电压低落出现“欠电压”显示;瞬时过电压出现“过电压”显示；都会引起变频器跳闸停机。待电源恢复正常后即可重新启动。

外部故障处理

如输入信号断路，输出线路开路、断相、短路、接地或绝缘电阻很低，电动机故障或过载等，变频器即显示“外部故障”而跳闸停机，经排除故障后，即可重新启用。

内部故障处理

如内部风扇断路或过热，熔断器断路，元器件过热，存储器错误，CPU故障等，可切换至工频运行，不

致影响生产；待内部故障排除后，即可恢复变频运行

变频装置一旦发生内部故障，如在保修期内，要通知厂家或厂家代理负责保修。根据故障显示的类别和数据进行下列检查：

1）打开机箱后，首先观察内部是否断线、虚焊、烧焦或变质变形的元器件，如有则及时处理。

2）用万用表检测电阻的阻值和二极管、开关管及模块通断电阻，判断是否开断或击穿。如有，按原额定值和耐压值更换，或用同类型的代替。

3）用双踪示波器检测各工作点波形，采用逐级排除法判断故障位置和元器件。

在检修中应注意的问题：

a)严防虚焊、虚连，或错焊、连焊，或者接错线。特别是别把电源线误接到输出端。

b)通电静态检查指示灯、数码管和显示屏是否正常，预置数据是否适当？

c)有条件者，可用一小电动机进行模拟动态试验。

d)带负载试验。

功能参数设置不当的处理

当参数预置后，空载试验正常，加载后出现“过电流”跳闸，可能是起动转矩设置不够或加速时间不足；也有的运行一段时间后，转动惯量减小，导致减速时“过电压”跳闸，修改功能参数，适当增大加速时间便可解决。