變頻器故障案例分析及故障排除解決方案

一、通過修改參數(shù)碼排除故障

當(dāng)變頻器工作中出現(xiàn)了故障跳閘，同時要伴隨著故障報警。操作面板上的顯示屏同時顯示出故障代碼，根據(jù)故障代碼，可確定故障的類別。參考變頻器使用說明書，通過修改參數(shù)碼，可排除故障。

參數(shù)設(shè)置

變頻器操作面板是最重要的人機(jī)操作界面，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)的輸入功能，還能實現(xiàn)頻率、電流、轉(zhuǎn)速、線速度、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩、端子狀態(tài)、閉環(huán)參數(shù)、長度等物理量的監(jiān)控，以及對這些物理量進(jìn)行存儲與修改。通過變頻器的故障報警顯示，對上述物理量進(jìn)行適當(dāng)修改，排除變頻器的有關(guān)故障。下圖所示為三菱和艾默生變頻器的操作面板。

二、過壓問題的處理

1.過壓問題的提出

變頻器過壓是由電壓輸入端和電動機(jī)輸出端的外電壓超標(biāo)造成的。電源超壓多以雷擊、電網(wǎng)故障、自備發(fā)電機(jī)電壓超標(biāo)等原因造成的。故障鑒定容易。

回饋電能造成的超壓判斷較困難。

2.輸入端過壓

輸入端過壓輕則跳閘，重則損壞變頻器內(nèi)部電路。

案例1：變頻器防雷

案例分析：

雷擊分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是雷電直接落在雷擊物上，產(chǎn)生的破壞最大；感應(yīng)雷是雷電產(chǎn)生的電磁波在導(dǎo)體上產(chǎn)生的感應(yīng)高壓，使連接到導(dǎo)體上的電器過壓而損壞。

在電網(wǎng)上，已經(jīng)安裝了多級避雷器，但前級雷電的殘存電壓或變頻器附近的雷電感應(yīng)電壓仍然會對變頻器造成破壞。

解決方案：

在變頻器控制柜中安裝進(jìn)線避雷器。

進(jìn)線避雷器可采用電源防雷模塊，滑道安裝，并聯(lián)接地。該避雷器模塊為間隙放電，沖擊放電電流15kA(10/350μs) ，工作電壓250V。也可以采用在電源線上并聯(lián)壓敏電阻防雷。

3.輸出端過壓

主要是電動機(jī)發(fā)電效應(yīng)形成的過壓。

由上圖分析可知：

只要是電動機(jī)的轉(zhuǎn)速大于變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，電動機(jī)就產(chǎn)生發(fā)電效應(yīng)，給變頻器充電。

在工程上，變頻器過壓現(xiàn)象是復(fù)雜的，但我們循著電動機(jī)只要出現(xiàn)了發(fā)電效應(yīng)，必然受到了外界能量干擾，只要找出外界對電動機(jī)的干擾，問題就解決了。

4.過壓案例分析

案例2：

茶葉機(jī)變頻器恒速運行過壓

某茶葉廠使用兩臺三菱變頻器FR-E540-2.2K-CH（2.2KW）變頻器，控制兩臺6CBC型八角炒干機(jī)（如圖所示），其中一臺變頻器一直運行良好，另一臺變頻器運行中偶爾出現(xiàn)EOV2恒速過壓故障。后用戶將此變頻器功率換高一檔為3.7KW，變頻器仍然會出現(xiàn)EOV2故障。

案例分析：

茶葉機(jī)變頻器恒速運行過壓

由于變頻器能在復(fù)位后正常運行，所以應(yīng)重點檢查變頻器在運行中的電壓變化情況。測量變頻器FR-E540-2.2K-CH的直流母線電壓UPN在恒速運行過程中電壓偶爾有上升現(xiàn)象，當(dāng)電壓達(dá)到760V時變頻器報EOV2（恒速過壓故障），從此現(xiàn)象可以看出此臺八角炒干機(jī)在恒速運行過程中，是由于機(jī)械部分重心不穩(wěn)而出現(xiàn)再生回饋。

案例分析：

茶葉機(jī)變頻器恒速運行過壓

變頻器上電后，重新修改以下參數(shù)：

? Pr.30: 再生功能選擇為“1”

該參數(shù)根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)定，即“0”為無能耗制動組件或外接制動單元的方式進(jìn)行能耗制動，而“1”為有能耗制動組件。

? Pr.70:制動使用率為10％

制動使用率根據(jù)實際情況選擇為10％。當(dāng)Pr.30為“0”時，Pr.70沒有顯示，制動使用率固定在3％。另外，Pr.70必須設(shè)定在所使用的制動電阻發(fā)熱功率內(nèi)，否則會有過熱的危險。

案例3：工頻泵停機(jī)變頻泵過壓跳閘

某水務(wù)局一臺100KW工頻泵和一臺160KW變頻泵并聯(lián)為市區(qū)供水，當(dāng)100KW工頻泵拉閘停機(jī)時，變頻泵報過壓跳閘。

案例分析：

工頻泵工作時，水流在管道中高速流動，形成很大的慣性。當(dāng)工頻泵突然停止，管道中產(chǎn)生負(fù)壓，形成空化現(xiàn)象，負(fù)壓將水從變頻泵中吸入，推動葉輪轉(zhuǎn)動，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速高于變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，電動機(jī)產(chǎn)生發(fā)電效應(yīng)。

解決方案：在變頻器上加裝制動電阻。

三、變頻器過流故障的排除

1 過流分析

變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)跳閘，是因為變頻器中電流的峰值超過了過流檢測值(約為額定電流的150—200％，不同變頻器的保護(hù)值不一樣)，變頻器則顯示“OC”表示過流，由于逆變器件的過載能力較差，所以變頻器的過流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán)。過流的主要原因有：

（1）.起動過程中引起過流跳閘

因為負(fù)載的慣性較大，變頻器的加速時間設(shè)置的較短，引起起動跳閘；負(fù)載的靜摩擦力較大，起動力矩大；其他原因引起起動跳閘。起動過流跳閘的特征是：重新起動時并不立即跳閘，而是在加速時跳閘。

起動過程中跳閘一般可以通過參數(shù)設(shè)置就可以解決。

（2）.頻率上升到一定值過流跳閘

1）變頻器啟動負(fù)載重

設(shè)置低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，提高啟動轉(zhuǎn)矩

2）電動機(jī)匝間短路。

根據(jù)具體情況進(jìn)行區(qū)分，如電動機(jī)在啟動中沒有過載情況，就要考慮電動機(jī)是否有問題。

（3）.正常工作中負(fù)載引起過流跳閘

當(dāng)正常工作中變頻器經(jīng)常過流跳閘，一般為負(fù)載不穩(wěn)定。不管是沖擊負(fù)載還是非沖擊負(fù)載，只要是過流跳閘，首先要檢查變頻器的過流值是否達(dá)到了變頻器的容限電流，如果達(dá)到了容限電流，就要考慮更換高一級的變頻器。

（4）.外電路短路造成過流跳閘

電動機(jī)繞組短路、接線短路、接線端子短路等引起的過流，是最危險的一種過流，因為電流的陡度大，極易造成功率模塊的損壞。該種過流的特征是：變頻器運行就跳閘，不能工作。遇此情況，不能屢試，要認(rèn)真檢查外電路是否有短路故障。

（5）.內(nèi)部電路損壞過流跳閘

特征為：一上電就跳閘，一般不能復(fù)位。主要原因是模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。

2 、 故障案例

案例4：變頻器過流跳閘

故障現(xiàn)象：

一金屬加工企業(yè)變頻器改造項目，用一臺75KW變頻器拖動一臺75KW電動機(jī)。變頻器一運行就跳“OC”，不能工作。

故障檢查：

根據(jù)變頻器跳OC現(xiàn)象分析，因為是空載起動，不像是起動過電流，懷疑電動機(jī)有問題。將電動機(jī)接線斷開，重新起動，變頻器工作正常。測量電動機(jī)繞組電阻，沒有短路現(xiàn)象。將電動機(jī)接到工頻電路，工作正常。后將電動機(jī)又接回變頻器，仍然跳OC。

故障原因分析：

將電動機(jī)分解，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)繞組有短路燒痕，判斷為電動機(jī)匝間短路。因為電動機(jī)為工作多年的老電機(jī)，絕緣程度大大下降，變頻器的輸出波形又為PWM波，造成電動機(jī)匝間局部短路。重新?lián)Q一臺電動機(jī)，故障排除。

在設(shè)備改造時，要注意老電動機(jī)的絕緣是否下降，如不能適應(yīng)變頻器的要求，就要采用變頻器專用電動機(jī)或新電機(jī)。

案例5：電動機(jī)過流

案例現(xiàn)象：某水務(wù)局一臺變頻水泵，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到16Hz時變頻器過流跳閘。

案例分析：因為變頻器驅(qū)動的是水泵，水泵按平方率特性曲線輸出，不會在某頻率出現(xiàn)過載情況。那么變頻器過流另有原因。斷開電動機(jī)，空載運行正常（該變頻器可以空載運行），再接入電動機(jī)，仍然在16Hz左右出現(xiàn)過流跳閘。換一臺電動機(jī)，運行正常，說明過流是電動機(jī)故障。

案例處理：分解電動機(jī)，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)繞組有短路現(xiàn)象。原來變頻器的輸出頻率上升時，電壓也在上升，當(dāng)電壓上升到匝間擊穿電壓時，變頻器過流跳閘。

案例6：換熱加泵時變頻器過流

某用戶用一臺西門子MM440系列22KW變頻器來控制紡織車間集中供熱換熱系統(tǒng)（如圖所示），在停機(jī)加泵時總是出現(xiàn)F001過流故障。

案例分析：

用戶現(xiàn)場檢查參數(shù)發(fā)現(xiàn)，變頻器的停車方式為OFF1（即變頻器按照選定的斜坡下降速率減速并停止），這也就意味著變頻器在從運行頻率減速到0Hz過程中，始終是有電流輸出的，并因負(fù)載過重而過流跳閘。

故障排除：

因為是停車階段過流，可采用兩種方法解決，一種是加長變頻器的減速時間；一種是將變頻器設(shè)置為自由停車。本例為將變頻器修改為自由停車。

將命令數(shù)據(jù)組參數(shù) P0701=1修改為P0701=3，當(dāng)停車命令到來，變頻器輸出為零，電動機(jī)自由停車。