变频器的常见故障

变频器的常见故障

杨宝得

河南省郑州市河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南郑州450000

摘要：随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、高速化、自动化、设备的故障诊断技术越来越受到人们的重视，随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，作为交流电动机的主要调速方式的变频技术取得了惊人的进步，变频器的诊断技术也成为国际热点研究的方向之一，对技术人员尤为重要。只能从实践中不断的总结、探索出一套快速有效处理变频器故障的办法。

关键词：变频器；常见故障

1变频器概述

变频器是一种应用电子、半导体元件等实现将电源工频转换为要求的电压频率，从而实现对交流电动机的转速和转矩控制。

变频器的一个主要的作用就是节约能源，一般情况下为了确保设备正常运行，驱动装置都会设计出一定的富余量，当电动机未处于满载荷时，多余的转矩就会导致电能的浪费，变频器可以根据转速的不同对电压频率进行调节，从而实现节能的目的。

2变频器的基本原理

已知三相异步电动机的转速为n=60f/p(1-s)，其中n为转子转速，p为磁极对数，s为转差率，由公式可知对于成品电机而言磁极对数p已确定，而转差率s变化不大，则可得电机转速n与电源频率f成正比，因而改变输入电源的频率f就可以改变电机的转速n,从而达到电机调速的目的。而为了保持调速时电机的最大转矩不变，必须维持电机的磁通量不变，因此定子的供电电压也要做相应的调整，因而常用的变频调速装置又称为VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）装置。

交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，又要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因而其技术主要分成功率和控制两大部分。而现在变频器又分为交-交变频及交-直-交变频，现在一般通用交-直-交变频。

交流变频器的作用就是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、变绿皆可调的交流电源，输出给异步电动机。其主要由整流、直流、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成，即主回路及控制两大部分组成。

整流部分其作用是把三相电整流成直流电，其常见低压整流电路有二极管构成的不可控全波整流桥或晶闸管构成的可控全波整流桥。直流部分元件主要起到滤波、储能、均压及吸收能量的作用，因为输出的直流电源为脉动的直流电压必须滤波，并为防止滤波及电解电容不被烧坏还应具备储能功能及吸收直-交环节的过流及过压能量。逆变环节为直流变交流的环节又称为负载侧变流部分，它通过电子元件构成逆变回路得到频率及电压均可调的电源。制动单元大多为内置制动单元或配备短时工作制的制动电阻或外置制动单元。而所谓的控制单元就包括检测单元、微处理单元保护电路等。而预处理和RH精炼炉的变频器大多采用VVVF控制的交-直-交变频器且为无速度反馈的开环控制。

3变频器的常见故障及处理方法

3.1过电流

过电流故障分加速中过电流、运行中过电流和减速中过电流，在以上运行过程中变频器电流超过了过电流保护动作设定值即保护动作。产生这一现象的原因有可能是：电动机所带负载过重；变频器输出电路发生相间短路或者发生对地短路；电机在运行过程中投入变频器，但是和启动模式不匹配；变频器本身的故障使加速时间过短；过电流保护值设置过低，与负载不相适应。当使用过程中产生过电流时，应该首先查看相关参数有没有问题，明确发生故障时的实际电流值是多少，然后根据装置及负载状况判断故障发生的原因是什么。

3.2对地短路故障

发生对地短路故障的原因可能是因为电动机或电缆对地短路造成的，此时应该断开电缆与变频器的连接，用相应等级的绝缘表检查电动机和电缆的对地绝缘值。但切记不得直接测量变频器端子的对地绝缘电阻，因为变频器的输入、输出元件均具有一定耐压的电子元器件，如果测量不当会将其击穿。如果电动机及电缆的绝缘在允许的范围内，则应认为是变频器自身的质量问题。

3.3过电压故障

变频器在使用过程中，出现的过电压情况大概分为三种，一种是加速中过电压，然后是运行中过电压，最后是减速中过电压。一般情况下，该故障的产生是由于电动机的再生制动电流回馈到了变频器的直流母线侧，才使直流母线电压升高到设定值，因而动作。所以过电压故障多发生于电动机减速过程中，或在正常运行过程中电动机转速急剧变化时。解决的方法是：根据负载惯性，适当延长变频器的减速时间。当对动态过程要求高时，必须要通过增设制动电阻来消耗电动机产生的再生能量。需要注意的是，如果输入的交流电源本身电压过高，变频器是没有保护功能的。在试运行时必须确认所用交流电压在变频器的允许范围内。

3.4欠电压

欠电压故障的发生，是由于外部电源降低，或者是变频器内部发生故障，从而使母线电压降至保护值以下，致使欠电压保护动作的一种故障。欠电压保护动作的电压值是可以设定其范围的，也可以通过参数设定动作方式。很多时候需要根据现场情况设定该保护模式。比如：在具有电炉炼钢的钢铁企业，电炉炼钢时电流波动极大。如果电源容量不是非常大，可能会引起交流电压的大幅度波动，这对变频器的稳定运行是一个很大的问题。在这种条件下，需要通过参数改变保护模式，防止变频器经常处于保护状态。变频器的工作电流取自母线，当直流母线电压下降到一定值时，变频器即停止工作。

3.5电源缺相

当从电网获取的三相交流电源中的任一相断相时，该保护立即动作。由于电源缺相，可能会造成主滤波电容的损坏，当变频器的短路保护采用的是快速熔断器时，可能比较容易过热。而且由于熔断器本身质量问题也可能会造成一相熔断，从而产生电源缺相故障。从保护主回路元件的目的出发，快速熔断器是一个好的选择，但该状况的产生是不希望看到的。因为许多品牌的变频器均建议对变频器的保护采用无熔丝保护器，通常也多用自动空气开关作为主回路的短路保护。

3.6散热片的热量过高

产生这一故障的原因可能是冷却用的风扇出了问题，导致散热不良及散热片脏、堵等原因，进而导致散热片温度太高。除此之外，也有可能是变频器本身的模拟输入电流太大或者模拟辅助电源的电流过大所引起的。详细的判断方法是：检查维护信息里的散热片温度，该温度正常界限是：小于等于22kW的产品是20摄氏度，大容量产品是50摄氏度。如果其显示正常，则可能并非实际温度过高。另外，通过目视也可以清楚的看到变频器散热板的脏污情况。

3.7变频器内部热量过高

如果变频器因为没有通风散热设备而造成内部温度上升，那就可能会引发该警报。此外，如果模拟电流超限的话也会产生该警报，还有就是控制回路的冷却出故障的话也可能会产生该警报。有些变频器的控制回路冷却风扇内置了一个检测元件，在风扇检测不正常时会产生该警报，通过检查维护信息的实际温度也可以判断故障原因。需要注意的是，如果是控制风扇故障，必须更换同型号风扇，否则该警报不能解除。

结语

变频调速系统以其优良特性，被广泛应用于各大工厂。从现场应用来看，其优良效果显著，只要正确使用并对其维护有加，系统则很少发生故障，小故障发生时，处理也更方便。

参考文献

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