变频器在安装使用中的常见问题和处理.doc.pdf
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1、word 文档可编辑 变频器在安装使用中的常见问题和处理 变频器由于使用方法不正确或设置环境不合理,将容易造成变频器误动作及发生故障,或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然,事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰 如果变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部,引起控制回路误动作,造成工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要,但由于受装置成本限制,在外部采取噪声抑制措施,消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法:变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置,
2、如 RC 吸收器;尽量缩短控制回路的配线距离,并使其与主线路分离;指定采用屏蔽线回路,须按规定进行,若线路较,应采用合理的中继方式;变频器接地端子应按规定进行,不能同电焊、动力接地混用;变频器输入端安装噪声滤波器,避免由电源进线引入干扰。安装环境,电源异常,雷击、感应雷电,电源高次谐波 1,安装环境 变频器属于电子器件装置,在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下,若确实无法满足这些要求,必须尽量采用相应抑制措施:振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因,对于振动冲击word 文档可编辑 较大的场合,应采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而
3、形成短路,作为防范措施,应对控制板进行防腐防尘处理,并采用封闭式结构;温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素,特别是半导体器件,应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。除上述 3 点外,定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合,为防止微处理器因温度过低不能正常工作,应采取设置空间加热器等必要措施。2,电源异常 电源异常表现为各种形式,但大致分以下 3 种,即缺相、低电压、停电,有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的,有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外,有些
4、电网或自行发电单位,也会出现频率波动,并且这些现象有时在短时间内重复出现,为保证设备的正常运行,对变频器供电电源也提出相应要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备,为防止这些设备投入时造成的电压降低,应和变频器供电系统分离,减小相互影响;对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合,除选择合适价格的变频器外,还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式,当电压回复后,通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加word 文档可编辑 速中的过电流;对于要求必须量需运行的设备,要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。二极管输入及使用单相控制电源的变频器,虽然在缺相状态也能继续工作,但
5、整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大,若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响,应及早检查处理。3,雷击、感应雷电 雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外,当电源系统一次侧带有真空断路器时,短路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧真空断路器断开时,通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。为防止因冲击电压造成过电压损坏,通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件,保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时,应尽量采用冲击形成追加 RC 浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器,因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。
6、过去的晶体管变频器主要有以下缺点:容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于 IGBT 及 CPU 的迅速发展,变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能,大幅度提高了变频器的可靠性。word 文档可编辑 如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”,其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因,将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算,计算出当前时刻所需要的转矩,迅速对输出电压进行修正和补偿,以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。此外,由于变频器的软件开发更加完善,可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施,并使故障化解后仍能保持继续运
7、行,例如:对自由停车过程中的电机进行再起动;对内部故障自动复位并保持连续运行;负载转矩过大时能自动调整运行曲线,避免 Trip;能够对机械系统的异常转矩进行检测。变频器对周边设备的影响及故障防范 变频器的安装使用也将对其他设备产生影响,有时甚至导致其他设备故障。因此,对这些影响因素进行分析探讨,并研究应该采取哪些措施时非常必要的。4,电源高次谐波 由于目前的变频器几乎都采用 PWM 控制方式,这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流,并造成电压波形畸变,对电源系统产生严重影响,通常采用以下处理措施:采用专用变压器对变频器供电,与其它供电系统分离;在变频器输入侧加装滤波电抗器或
8、多种整流桥回路,降低高次谐波分量,对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重,必须在电容前串word 文档可编辑 接电抗器,以减小谐波分量,对电抗器的电感应合理分析计算,避免形成 LC 振荡。电动机温度过高及运行范围 对于现有电机进行变频调速改造时,由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外,因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损,因此在确认电机的负载状态和运行范围之后,采取以下的相应措施:对电机进行强冷通风或提高电机规格等级;更换变频专用电机;限定运行范围,避开低速区。5,振动、噪声 振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的,特
9、别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声,对于不同的安装场所应采取不同的处理措施:变频器在调试过程中,在保证控制精度的前提下,应尽量减小脉冲转矩成分;调试确认机械共振点,利用变频器的频率屏蔽功能,使这些共振点排除在运行范围之外;由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生,因选用低噪声器件;在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器,减小因 PWM 调制方式造成的高次谐波。6,高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利 在变频器的输出电压中,含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度,尤其以 PWM 控制型变频器更word 文档可编辑 为明
10、显,应采取以下措施:尽量缩短变频器到电机的配线距离;采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置,对变频器输出电压进行处理.变频器常见的故障分析及处理方法。一、参数设置类故障 常用变频器在使用中,是否能满足传动系统的要求,变频器的参数设置非常重要,如果参数设置不正确,会导致变频器不能正常工作。1、参数设置 常用变频器,一般出厂时,厂家对每一个参数都有一个默认值,这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下,用户能以面板操作方式正常运行的,但以面板操作并不满足大多数传动系统的要求。所以,用户在正确使用变频器之前,要对变频器参数时从以下几个方面进行:(1)确认电机参数,变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速
11、、最大频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到。(2)变频器采取的控制方式,即速度控制、转距控制、PID 控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根据控制精度,需要进行静态或动态辨识。(3)设定变频器的启动方式,一般变频器在出厂时设定从面板启动,用户可以根据实际情况选择启动方式,可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。(4)给定信号的选择,一般变频器的频率给定也可以有多种方word 文档可编辑 式,面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定,当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后,变频器基本上能正常工作,如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况
12、修改相关参数。2、参数设置类故障的处理 一旦发生了参数设置类故障后,变频器都不能正常运行,一般可根据说明书进行修改参数。如果以上不行,最好是能够把所有参数恢复出厂值,然后按上述步骤重新设置,对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。二、过压类故障 变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。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=1.35 U 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,变频器过电压保护动作。因此,变频器来说,都有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围时很可能损坏变频
13、器,常见的过电压有两类。1、输入交流电源过压 这种情况是指输入电压超过正常范围,一般发生在节假日负载较轻,电压升高或降低而线路出现故障,此时最好断开电源,检查、处理。2、发电类过电压 这种情况出现的概率较高,主要是电机的同步转速比实际转速还word 文档可编辑 高,使电动机处于发电状态,而变频器又没有安装制动单元,有两起情况可以引起这一故障。(1)当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设的比较小,在减速过程中,变频器输出的速度比较快,而负载靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量回馈单元,因而变频器支流直流回路电压升高
14、,超出保护值,出现故障,而纸机中经常发生在干燥部分,处理这种故障可以增加再生制动单元,或者修改变频器参数,把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元功能包括能量消耗型,并联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统,这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态,产生再生能量,这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。(2)多个电动施动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引
15、起的。以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起故障。在纸机经常发生在榨部及网部,处理时需加负荷分配控制。可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。word 文档可编辑 三、过流故障 过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均,输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障,说明变频器逆变电路已环,需要更换变频器。四、过载故障 过
16、载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短,直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载,也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。五、其他故障 1、欠压 说明变频器电源输入部分有问题,需检查后才可以运行。2、温度过高 如电动机有温度检测装置,检查电动机的散热情况;变频器温度过高,检查变频器的通风情况。一、变频器控制回路的抗干扰措施 word 文档可编辑 由于主回路的非线性(进行开关动作),变频器本身就是谐波干扰源,而其周边控
17、制回路却是小能量、弱信号回路,极易遭受其他装置产生的干扰,造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。因此,变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施。1 变频器的基本控制回路 变频器同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种:420mA 电流信号回路(模拟);15V/05V 电压信号回路(模拟)。开关信号回路,变频器的开停指令、正反转指令等(数字)。外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器,同时干扰源也在其回路上产生干扰电势,以控制电缆为媒体入侵变频器。2 干扰的基本类型及抗干扰措施 (1)静电耦合干扰:指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合,在电缆中产生的电势。措施:加大与干扰源电缆的
18、距离,达到导体直径 40 倍以上时,干扰程度就不大明显。在两电缆间设置屏蔽导体,再将屏蔽导体接地。word 文档可编辑(2)静电感应干扰:指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰的大小取决干扰源电缆产生的磁通大小,控制电缆形成的闭环面积和干扰电缆与控制电缆间的相对角度。措施:一般将控制电缆与主回路电缆或其他动力电缆分离铺设,分离距离通常在 30cm 以上(最低为 10cm),分离困难时,将控制电缆穿过铁管铺设。将控制导体绞合间距越小,铺设的路线越短,抗干扰效果越好。(3)电波干扰:指控制电缆成为天线,由外来电波在电缆中产生电势。措施:同(1)和(2)所述。必要时将变频器放入铁箱内
19、进行电波屏蔽,屏蔽用铁箱要接地。(4)接触不良干扰:指变频器控制电缆的电接点及继电器接触不良,电阻发生变化在电缆中产生的干扰。措施:对继电器采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。对电缆应定期做拧紧加固处理。(5)电源线传导干扰:指各种电气设备从同一电源系统获得供电时,由其他设备在电源系统直接产生电势。word 文档可编辑 措施:变频器的控制电源由另外系统供电,在控制电源的输入侧装设线路滤波器或隔离变压器,且屏蔽接地。(6)接地干扰:指机体接地和信号接地。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发干扰,比如设置两个以上接地点,接地处会发生电位差,产生干扰。措施:速度给定的控制电缆取一
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