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變頻器幾種常見(jiàn)故障。
1 引言
隨著變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中日益廣泛的應(yīng)用，了解變頻器的結(jié)構(gòu)，主要器件的電氣特性和一些常用參數(shù)的作用，及其常見(jiàn)故障越來(lái)越顯示出其重要性。
2 變頻器控制電路
給異步電動(dòng)機(jī)供電 (電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱(chēng)為控制電路，如圖1所示。控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運(yùn)算電路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路、將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路。
在圖 1點(diǎn)劃線(xiàn)內(nèi)，無(wú)速度檢測(cè)電路為開(kāi)環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測(cè)電路，即增加速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。
1)運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。
2)電壓、電流檢測(cè)電路
與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。
3)驅(qū)動(dòng)電路
為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路，它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。
4)I/0輸入輸出電路
為了變頻器更好人機(jī)交互，變頻器具有多種輸入信號(hào)的輸入 (比如運(yùn)行、多段速度運(yùn)行等)信號(hào)，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等)信號(hào)。
5)速度檢測(cè)電路
以裝在異步電動(dòng)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (TG、PLG等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
6)保護(hù)電路
檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
逆變器控制電路中的保護(hù)電路，可分為逆變器保護(hù)和異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)兩種，保護(hù)功能如下
(1)逆變器保護(hù)
①瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)由于逆變電流負(fù)載側(cè)短路等，流過(guò)逆變器器件的電流達(dá)到異常值 (超過(guò)容許值)時(shí)，瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電流。變流器的輸出電流達(dá)到異常值，也同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。
②過(guò)載保護(hù)
逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上，為了防止逆變器器件、電線(xiàn)等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí)限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護(hù) (使用電子電路)。過(guò)載是由于負(fù)載的GD2(慣性)過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
③再生過(guò)電壓保護(hù)
采用逆變器是電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí)，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時(shí)超過(guò)容許值。可以采取停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的方法，防止過(guò)電壓。
1)變頻器的基本控制回路
同外部進(jìn)行信號(hào)交流的基本回路有模擬與數(shù)字兩種：
① 4～20mA電流信號(hào)回路(模擬)；1～5V/0～5V電壓信號(hào)回路(模擬)。
②開(kāi)關(guān)信號(hào)回路，變頻器的開(kāi)停指令、正反轉(zhuǎn)指令等 (數(shù)字)。
外部控制指令信號(hào)通過(guò)上述基本回路導(dǎo)入變頻器，同時(shí)干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢(shì)，以控制電纜為媒體入侵變頻器。
2)干擾的基本類(lèi)型及抗干擾措施。
①靜電耦合干擾：指控制電纜與周?chē)姎饣芈返撵o電容耦合，在電纜中產(chǎn)生的電勢(shì)。
措施：加大與干擾源電纜的距離，達(dá)到導(dǎo)體直徑 40倍以上時(shí)，干擾程度就不大明顯。
在兩電纜間設(shè)置屏蔽導(dǎo)體，再將屏蔽導(dǎo)體接地。
②靜電感應(yīng)干擾：指周?chē)姎饣芈樊a(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應(yīng)出的電勢(shì)。干擾的大小取決干擾源電纜產(chǎn)生的磁通大小，控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾源電纜與控制電纜間的相對(duì)角度。
措施：一般將控制電纜與主回路電纜或其它動(dòng)力電纜分離鋪設(shè)，分離距離通常在 30cm以上(最低為10cm)，分離困難時(shí)，將控制電纜穿過(guò)鐵管鋪設(shè)。將控制導(dǎo)體絞合，絞合間距越小，鋪設(shè)的路線(xiàn)越短，抗干擾效果越好。
③電波干擾：指控制電纜成為天線(xiàn)，由外來(lái)電波在電纜中產(chǎn)生電勢(shì)。
措施：同 1和2所述。必要時(shí)將變頻器放入鐵箱內(nèi)進(jìn)行電波屏蔽，屏蔽用的鐵箱要接地。
④接觸不良干擾：指變頻器控制電纜的電接點(diǎn)及繼電器觸點(diǎn)接觸不良，電阻發(fā)生變化在電纜中產(chǎn)生的干擾。
2)變頻器無(wú)故障顯示，但不能高速運(yùn)行
我廠(chǎng)一臺(tái)變頻器狀態(tài)正常，但調(diào)不到高速運(yùn)行，經(jīng)檢查，變頻器并無(wú)故障，參數(shù)設(shè)置正確，調(diào)速輸入信號(hào)正常，上電運(yùn)行時(shí)測(cè)試出現(xiàn)變頻器直流母線(xiàn)電壓只有 450V左右，正常值為580～600V，再測(cè)輸入側(cè)，發(fā)現(xiàn)缺了一相，故障原因是輸入側(cè)的一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)的一相接觸不良造成的，為什么變頻器輸入缺相不報(bào)警仍能在低頻段工作呢?實(shí)際上變頻器缺一相輸入時(shí)，是可以工作的，多數(shù)變頻器的母線(xiàn)電壓下限為400V，即是當(dāng)直流母線(xiàn)電壓降至400V以下時(shí)，變頻器才報(bào)告直流母線(xiàn)低電壓故障。當(dāng)兩相輸入時(shí)，直流母線(xiàn)電壓為380*1.2＝452V>400V。當(dāng)變頻器不運(yùn)行時(shí)，由于平波電容的作用，直流電壓也可達(dá)到正常值，新型的變頻器都是采用PWM控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相仍可以正常工作，但因?yàn)檩斎腚妷旱洼敵鲭妷旱停斐僧惒诫姍C(jī)轉(zhuǎn)矩低，頻率上不去。
3)變頻器顯示過(guò)流
出現(xiàn)這種故障顯示時(shí)，首先檢查加速時(shí)間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負(fù)載是否太重。如果無(wú)這些現(xiàn)象，可以斷開(kāi)輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測(cè)點(diǎn)，復(fù)位后運(yùn)行，看是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話(huà)，很可能是 1PM模塊出現(xiàn)故障，因?yàn)?PM模塊內(nèi)含有過(guò)壓過(guò)流、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱、缺相、短路等保護(hù)功能，而這些故障信號(hào)都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上，一般更換1PM模塊。
4)變頻器顯示過(guò)壓故障
變頻器出現(xiàn)過(guò)壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測(cè)器動(dòng)作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開(kāi)變頻器電源 1min左右，再合上電源，即可復(fù)位；
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