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摘 要:随着工业技术的不断进步,变频器在各个领域的使用也逐渐广泛,伴随出的问题也慢慢凸显出来。列如:参数设置不标准、使用方法不规范、设置环境不合理,都会造成变频器误动作及故障出现,从而无法满足预期的运行效果。本文主要介绍了变频器使用时常见的问题及故障防范。
关键词:变频器 故障 措施
中图分类号:TN77 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0090-011 变频器应用中的干扰
1.1 变频器对电源的干扰主要是电源波形畸变,产生高次谐波
1.2 外界对变频器的干扰
若变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或电源线入侵变频器的内部,电网波形畸变,整流二极管承受的反压升高,容易损破坏整流电路(模块)中的二极管。
防范措施:输入端串联交流电抗器,此设备对高频谐波阻抗大,基頻通过基本顺利;采用电容吸收,电容对高频容抗较小,高频信号被短路(分流);加专用无线电干扰滤波器。
1.3 变频器对其他设备的干扰
使其他设备出现误动作、过热、噪声和振动;产生的无线电波干扰会影响到无线电接收装置工作,甚至导致停止工作;对变频器的外部控制信号产生干扰,变频器的正常运行受到影响;使变频器驱动的电动机产生噪音、振动和发热。
防范措施:
①在输入端串联交流电抗器,在直流测插入直流电抗器,或在输入端接入滤波器滤波器原理:串联谐振回路并让谐振频率时阻抗最小;
有源滤波器:检测电路检测出高次谐波后,控制电路产生与谐波反相的电流来削弱谐波;
②无线电干扰波的抑制
电线传导无线电干扰波:采用噪声滤波变压器对高次谐波形成绝缘;插入电抗器提高对高次谐波的阻抗;插入滤波器将高次谐波短路。
辐射无线电干扰波:导线用双绞线制成,并缩短电线长度,变频器输入、输出线用铁管屏蔽,变频器外壳要接地,变频器输入、输出端串电抗器,插入滤波器。
③电动机噪声的对策
采用变频器驱动时电动机噪声要比电源直接控制的电动机高5～10dB(A).
2 变频器应用中的常遇故障
2.1 参数设置故障
变频器的操作面板是非常重要的人机操作界面,它不但能实现频率、电流、转速、线速度、输出功率、输出转矩、端子状态、闭环参数、长度等物理量的监控,和对这些物理量进行存储与修改,而且能够实现参数的输入功能。通过变频器的故障报警提示,对上述物理量进行相应的修改,并排除一些故障。
参数设置类故障的防范措施。
操作面板是最重要的人机操作界面,它不单单能够实现参数的输入功能,而且能各物理量进行在线存储与修改,以及变频器故障的基本信息,所有这些都可以为变频器的故障排除提供必要的信息。变频器是以半导体元件为中心构成的静止装置,由于使用环境的变化,以及其零部件常年累月的变化、寿命等原因而发生故障,为了避免意外发生必须进行日常检查和定期检查。
2.2 过压类故障
变频器的过电压主要表现在直流母线的支流电压上.在正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值.若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线＝513V.在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上至760V左右时,变频器过电压将自我保护。因此,对于变频器而言,都有一个正常的工作范围,当电压越过这个范围时,很可能损坏变频器,常见的过电压有两类:1、发电类过电压2、输入交流电源过压。
2.3 过载故障
电动机在运行中,运行电流超过了额定电流但又小于过流限定值,运行时间又较长,称为过载。过载的基本特征是:电流虽然超过了额定值,但幅度不大,也不会形成较大的冲击电流(否则就变成过流故障),过载的另一个显著特征就是时间的积累过程较长,当积累时间达到一定的程度时才报过载故障
过载故障发生的主要原因有以下几点:
(1)机械超负荷运转,主要特征是电动机开始发热,可从变频器显示屏上读取运行电流来发现;(2)三相电压不平衡,从而引起某相的运行电流逐渐过大,最终过载跳闸,其特点是电动机发热出现问题;(3)误动作,变频器内部的电流检测部分发生故障时,由于检测出的电流信号偏大,从而导致过载跳闸。
过载故障的解决措施:
(1)检验电动机是否发热,若电动机的升温不高,则首先应检查变频器的电子热保护功能预设得是否处在合理范围,若变频器尚有余量,则应扩大电子热保护功能的预置值。(2)检查电动机侧三相电压是否平衡,若电动机侧的三相电压出现问题,则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡,若也不平衡,则问题出在变频器的里面。若变频器输出端的电压平衡,则问题在从变频器到电动机之间的电路线上,应检查所有接线端的螺钉是否都已拧实拧紧,若在变频器和电动机之间有接触器或其它设备,则还应检查有关设备的接线端是否都已拧紧,以及触点的接触状况是否良好等。
2.4 缺相故障
变频器产品中主要有单相220V与三相380V的区分,且输入缺相检测只存在于三相的产品中。图1所示为变频器主电路,R、S、T为三相交流输入,当其中的一相因为熔断器或断路器的故障而形成断路时,便认为是发生了缺相故障。
变频器不发生缺相的正常情况下工作,Udc上的电压如图所示,一个工频周期内将有6个波头,此时直流电压Udc将不会低于470V,实际上对于一个7.5KW的变频器来说,其C的值大小一般为900uf,当满载运行时,可以计算出周期性的电压降落约为40V,纹波系数不会超7.5％。而当输入缺相发生时,一个工频周期中只有2个电压波头,且整流电压最低值为零。此时在上述条件下,可以估算出电压降落大致为150V,纹波系数要达到30％上下。
3 变频器应用中雷击、感应雷电
直击雷雷击或感应雷击形成的冲击电压有些时候也会造成变频器的故障。雷击分为直击雷和感应雷。直击雷是雷电直接劈在雷击物上,产生的破坏力为最大;感应雷是雷电产生的电磁波在导体上产生的感应高压,使连接到导体上的电器过载而故障。在电网上,已经安装了多级避雷器,但前级雷电的残存电压或变频器附近的雷电感应电压仍然会对变频器造成破坏。
为防止被雷击中、感应雷电对变频器的损害通常在变频器控制柜中安装进线避雷器。进线避雷器可采用电源防雷模块,滑道安装,并联接地。该避雷器模块为间隙放电,冲击放电电流15kA(10/350μs),工作电压250V。也可以采用在电源线上并联压敏电阻防雷。
参考文献
[1] 张燕宾.SPWM变频调速应用技术.机械工业出版社.1999.
[2] 张相宾,夏长亮,宋国兰.变频调速技术的发展[J].西安:电力电力电子技术,2006,8
[3] 孟宪军.变频调速技术的现状与应用[J].佳木斯大学学报,2007,01
关键词:变频器 故障 措施
中图分类号:TN77 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0090-011 变频器应用中的干扰
1.1 变频器对电源的干扰主要是电源波形畸变,产生高次谐波
1.2 外界对变频器的干扰
若变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或电源线入侵变频器的内部,电网波形畸变,整流二极管承受的反压升高,容易损破坏整流电路(模块)中的二极管。
防范措施:输入端串联交流电抗器,此设备对高频谐波阻抗大,基頻通过基本顺利;采用电容吸收,电容对高频容抗较小,高频信号被短路(分流);加专用无线电干扰滤波器。
1.3 变频器对其他设备的干扰
使其他设备出现误动作、过热、噪声和振动;产生的无线电波干扰会影响到无线电接收装置工作,甚至导致停止工作;对变频器的外部控制信号产生干扰,变频器的正常运行受到影响;使变频器驱动的电动机产生噪音、振动和发热。
防范措施:
①在输入端串联交流电抗器,在直流测插入直流电抗器,或在输入端接入滤波器滤波器原理:串联谐振回路并让谐振频率时阻抗最小;
有源滤波器:检测电路检测出高次谐波后,控制电路产生与谐波反相的电流来削弱谐波;
②无线电干扰波的抑制
电线传导无线电干扰波:采用噪声滤波变压器对高次谐波形成绝缘;插入电抗器提高对高次谐波的阻抗;插入滤波器将高次谐波短路。
辐射无线电干扰波:导线用双绞线制成,并缩短电线长度,变频器输入、输出线用铁管屏蔽,变频器外壳要接地,变频器输入、输出端串电抗器,插入滤波器。
③电动机噪声的对策
采用变频器驱动时电动机噪声要比电源直接控制的电动机高5～10dB(A).
2 变频器应用中的常遇故障
2.1 参数设置故障
变频器的操作面板是非常重要的人机操作界面,它不但能实现频率、电流、转速、线速度、输出功率、输出转矩、端子状态、闭环参数、长度等物理量的监控,和对这些物理量进行存储与修改,而且能够实现参数的输入功能。通过变频器的故障报警提示,对上述物理量进行相应的修改,并排除一些故障。
参数设置类故障的防范措施。
操作面板是最重要的人机操作界面,它不单单能够实现参数的输入功能,而且能各物理量进行在线存储与修改,以及变频器故障的基本信息,所有这些都可以为变频器的故障排除提供必要的信息。变频器是以半导体元件为中心构成的静止装置,由于使用环境的变化,以及其零部件常年累月的变化、寿命等原因而发生故障,为了避免意外发生必须进行日常检查和定期检查。
2.2 过压类故障
变频器的过电压主要表现在直流母线的支流电压上.在正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值.若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线＝513V.在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上至760V左右时,变频器过电压将自我保护。因此,对于变频器而言,都有一个正常的工作范围,当电压越过这个范围时,很可能损坏变频器,常见的过电压有两类:1、发电类过电压2、输入交流电源过压。
2.3 过载故障
电动机在运行中,运行电流超过了额定电流但又小于过流限定值,运行时间又较长,称为过载。过载的基本特征是:电流虽然超过了额定值,但幅度不大,也不会形成较大的冲击电流(否则就变成过流故障),过载的另一个显著特征就是时间的积累过程较长,当积累时间达到一定的程度时才报过载故障
过载故障发生的主要原因有以下几点:
(1)机械超负荷运转,主要特征是电动机开始发热,可从变频器显示屏上读取运行电流来发现;(2)三相电压不平衡,从而引起某相的运行电流逐渐过大,最终过载跳闸,其特点是电动机发热出现问题;(3)误动作,变频器内部的电流检测部分发生故障时,由于检测出的电流信号偏大,从而导致过载跳闸。
过载故障的解决措施:
(1)检验电动机是否发热,若电动机的升温不高,则首先应检查变频器的电子热保护功能预设得是否处在合理范围,若变频器尚有余量,则应扩大电子热保护功能的预置值。(2)检查电动机侧三相电压是否平衡,若电动机侧的三相电压出现问题,则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡,若也不平衡,则问题出在变频器的里面。若变频器输出端的电压平衡,则问题在从变频器到电动机之间的电路线上,应检查所有接线端的螺钉是否都已拧实拧紧,若在变频器和电动机之间有接触器或其它设备,则还应检查有关设备的接线端是否都已拧紧,以及触点的接触状况是否良好等。
2.4 缺相故障
变频器产品中主要有单相220V与三相380V的区分,且输入缺相检测只存在于三相的产品中。图1所示为变频器主电路,R、S、T为三相交流输入,当其中的一相因为熔断器或断路器的故障而形成断路时,便认为是发生了缺相故障。
变频器不发生缺相的正常情况下工作,Udc上的电压如图所示,一个工频周期内将有6个波头,此时直流电压Udc将不会低于470V,实际上对于一个7.5KW的变频器来说,其C的值大小一般为900uf,当满载运行时,可以计算出周期性的电压降落约为40V,纹波系数不会超7.5％。而当输入缺相发生时,一个工频周期中只有2个电压波头,且整流电压最低值为零。此时在上述条件下,可以估算出电压降落大致为150V,纹波系数要达到30％上下。
3 变频器应用中雷击、感应雷电
直击雷雷击或感应雷击形成的冲击电压有些时候也会造成变频器的故障。雷击分为直击雷和感应雷。直击雷是雷电直接劈在雷击物上,产生的破坏力为最大;感应雷是雷电产生的电磁波在导体上产生的感应高压,使连接到导体上的电器过载而故障。在电网上,已经安装了多级避雷器,但前级雷电的残存电压或变频器附近的雷电感应电压仍然会对变频器造成破坏。
为防止被雷击中、感应雷电对变频器的损害通常在变频器控制柜中安装进线避雷器。进线避雷器可采用电源防雷模块,滑道安装,并联接地。该避雷器模块为间隙放电,冲击放电电流15kA(10/350μs),工作电压250V。也可以采用在电源线上并联压敏电阻防雷。
参考文献
[1] 张燕宾.SPWM变频调速应用技术.机械工业出版社.1999.
[2] 张相宾,夏长亮,宋国兰.变频调速技术的发展[J].西安:电力电力电子技术,2006,8
[3] 孟宪军.变频调速技术的现状与应用[J].佳木斯大学学报,2007,01