變頻器控制系統(tǒng)過電流故障診斷

1 概述

變頻器的過電流故障跳閘是最常見也是最復雜的故障之一，當故障發(fā)生時，變頻器保護會立即動作并停機，同時顯示故障代碼或故障類型。大多數情況下可以根據顯示的故障代碼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，并不是單一的，而是包含了過電流、短路、欠電壓、接地、過熱、諧波干擾等各種可能導致跳閘的因素。為了查找故障原因并排除故障，可依據圖1所示的故障診斷流程圖進行。

2 故障診斷

尤其是采用IPM模塊的變頻器，在模塊內包含有過電流、短路、欠電壓、接地、過熱等保護功能，而這些故障信號都是經過模塊的控制引腳的故障輸出端Fn 引入到控制器的，當控制器收到故障信息后，控制器立即封鎖脈沖輸出，同時將故障信息顯示到控制面板上，但是，一旦模塊內部發(fā)生故障，就很難查找故障原因。因此，在排除這類故障時，首先應區(qū)分跳閘是由外部負載原因還是由變頻器內部的原因引起的;變頻器是在加速過程，減速過程還是在恒速過程中出現的跳閘。區(qū)分后就能縮小故障查找的范圍，以利于快速排除故障。

2.1 一般故障查找步驟

1)在外觀上看不出明顯的故障痕跡的情況下，可以先將變頻器連接到電動機的電纜拆下，分別試驗變頻器和電動機。如果變頻器還連接有外部控制信號電路，最好也斷開，這樣可以手動試驗變頻器，如果正常，說明變頻器沒有問題或沒有損壞。

2)進一步檢查整定值是否有變化，最好重新整定一遍。

3)然后采用一個試驗控制信號或電位器接到外部控制端子上，試驗變頻器的外部信號控制性能，如果正常，說明變頻器完好無損，可以進一步檢查外部信號和電動機。

4)外部控制信號一般是各種傳感器的輸出信號，或來自于控制器，應根據傳感器或控制器的檢驗方法對其進行檢驗，最好采用現場信號校驗儀校驗。

5)對于電動機的檢查，應先用萬用表和兆歐表檢查絕緣情況，如果變頻器輸出側安裝了接觸器，還應檢查接觸器的觸點是否正常。

6)如果上述一切正常，如條件允許最好采用工頻電源進行起動電機試驗，并使其運行一段時間后觀察是否存在異常。

通過以上工作，一般情況下就會將事故原因縮小到一定范圍，在上述檢查過程中，在哪個環(huán)節(jié)發(fā)現異常，就在哪個環(huán)節(jié)進一步檢查。

2.2 利用運行記錄分析故障原因

如果從變頻器的故障歷史記錄中，能查詢到跳閘時的電流超過了通用變頻器的額定電流，或者超過了電子熱繼電器的整定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應考慮是否是電動機過載或負載有突變的可能，如電動機堵轉，電動機突然甩負載(在變頻器正常運行過程中突然斷開負載)等，前者一般發(fā)生在電動機與機械連接部位的機械原因，或電動機軸承出了問題，后者一般發(fā)生在外部控制信號丟失的情況。如果三相電流不平衡，則可能是電源側斷相、電動機端子或繞組內部斷線等。若跳閘時的電流在通用變頻器的額定電流或者電子熱繼電器的整定值范圍內，可判定變頻器內部的逆變器模塊或相關部分發(fā)生了故障。首先可以通過測量通用變頻器主回路輸出端子U，V、W 分別與直流側的P、N 端子之間的正、反向電阻來判斷逆變器模塊是否損壞，如模塊無損壞，則是驅動電路出了故障，一般這種情況比較少見。

2.3 變速過程中的故障原因分析

如果是減速時逆變器模塊過電流或是變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器橋臂的上半橋或其驅動電路部分發(fā)生故障，而加速時逆變器模塊過電流則是下半橋或其驅動電路部分發(fā)生故障，經檢查，確認逆變器橋臂損壞，更換后變頻器就應工作正常。

如果變頻器跳閘后，發(fā)現電動機外殼很熱，則有可能是載波頻率調整的過高所致，如果排除了上述可能發(fā)生故障的情況外，且變頻器沒有新更換過硬件，在重新啟動系統(tǒng)后，應適當降低載波頻率。

2.4 外圍設備引起的故障原因分析

在變頻器運行中出現的過電流故障中，由變頻器外部引起的故障原因往往容易被忽略，現將由外部原因引起過電流保護動作的情況做一分析。

1)電動機負載突變引起較大的沖擊電流造成過電流保護動作。

2)電動機內部或電動機連接電纜絕緣被擊穿，造成匝間或相間及對地短路，導致過電流保護動作。對于對地短路接地故障，如果通用變頻器有接地保護，則接地保護亦動作。

3)當變頻器控制系統(tǒng)中裝有測速編碼器時，速度反饋信號丟失或非正常時會引起過電流。

4)外部控制信號線斷線或傳感器故障，也會引起過電流，導致過電流保護動作?，F在有的變頻器增加了反饋信號斷線保護功能，可以通過設定防止這種故障發(fā)生。

5)如果在變頻器輸出側安裝了接觸器，接觸器的觸點瞬間抖動、損壞也是常見的過電流保護動作的原因，因為在接觸器長期運行過程中，其觸點表面會被氧化，形成一層膜電阻，導致接觸不良，造成缺相運行，并且不容易發(fā)現，因此應該仔細用萬用表檢查觸點是否正常。

3 結語

本文是作者在維修變頻器經驗的基礎上，對變頻器過電流故障的原因進行的一些分析與探討，由于變頻器在運行中出現的故障形式多樣，正像維修其他電器一樣，有很多是意想不到的，這不僅要求我們要深入了解具體變頻器的工作原理及其保護電路設計的原則，而且需要我們對故障進行深入認真的分析，以便快速而準確地處理故障問題，減少停機時間，保證生產順利進行。