变频器维护与故障处理指南

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：10）变频器内大功率电阻是否变色变质。12）变频器单体运行时输出电压的平衡度。变频器故障时会有相应的指示，在理解其常见故障及分析其原因后，才可以进行正确的故障处理。对于电源方面引起的欠电压，变频器设定保护动作电压。

变频器是以半导体器件为中心构成的静止装置。由于温度、湿度、灰尘、振动等使用环境的影响，以及其零部件常年累月的变化，为了确保变频器的正常运行，必须对变频器进行日常检查和定期检查，不能对其进行改造。

（1）日常检查

日常检查指通电和运行时，从外部目测变频器的运行。通常检查运行性能和周围环境是否符合要求，面板显示是否正常，有无异常噪声和过热现象。

（2）定期检查

定期检查时，先停止运行，切断电源。由于变频器内部滤波电容器仍有充电电压，必须等待充电指示灯熄火才能开始开盖检查。主要检查变频器内部框架和电路板上的螺栓及紧固件是否松动，连接导线有无变色老化，电容器、晶体管等元器件有无泄漏和外壳变形，冷却风机和通风口是否畅通。

变频器进行日常检查和定期检查，具体见表11-2，表中“√”表示选定。

表11-2 变频器日常检查和定期检查

（续）

（3）变频器的日常检查顺序

变频器投入正式运行后，变频器的日常检查，可按下列顺序检查系统的运行情况：

1）变频器的运行环境，包括环境温度、湿度、有害气体、灰尘及振动等。

2）变频器的运行参数，尤其是主电路输入电压与控制电压是否在允许的范围内，输出电压是否对称。

3）冷却系统的运行情况，包括风扇、空气过滤器、散热器及散热通道。

4）变频器、电动机、变压器、电抗器是否过热、变色、有异味，铁心有无异常声响。

5）变频器与电动机是否有异常振动。

6）电解电容器安全塞是否顶出，端部是否有膨胀迹象，是否有异味及液体渗透。

7）各种显示是否正常。

（4）变频器的定期检查顺序

定期检查是在允许暂时停机后进行的内部检查，可按下列顺序进行：

1）检查冷却系统是否正常，清扫空气过滤器的积尘。

2）检查并紧固螺钉及螺母。

3）导体（母线、导线）、绝缘体是否有腐蚀、变色、裂纹、破损。

4）端子排是否有损伤，触点是否粗糙。

5）接插件是否完好，接插弹力是否符合要求。

6）冷却风扇其绝缘电阻、转速是否符合要求，风叶风罩有无损伤变形等。

7）滤波电容器，对电容量进行测定，按工作电压进行耐压试验。

8）接触器、继电器的触点接触是否良好，线圈电阻是否符合要求。

9）绝缘电阻是否在正常范围。

10）变频器内大功率电阻是否变色变质。

11）控制电压是否正确，进行顺序保护动作试验时保护与显示回路有无异常。

12）变频器单体运行时输出电压的平衡度。

定期检查应每年一次，绝缘电阻的检查可3年一次。检查时必须切断电源，在主电路中的滤波电容器放电完成后（主控制板充电指示灯熄灭）才能进行；另外要求检查人员必须熟悉变频器的基本原理与技术指标等，且有操作变频器运行的经验；使用的测量仪表应符合厂家规定，测量时应按厂家要求进行。

2.变频器的常见故障及处理

变频器的自诊断功能、报警及保护功能非常齐全，熟悉这些功能对于正确使用变频器非常重要。变频器故障时会有相应的指示，在理解其常见故障及分析其原因后，才可以进行正确的故障处理。变频器的常见的故障有：过电流、过电压、欠电压、过热、过载等。

（1）过电流

过电流主要用于保护变频器，是变频器报警最为频繁的现象，可能出现在工作过程中、升速或降速过程中。这种现象一般不能复位，主要原因有：模块损坏、驱动电路损坏、电流检测电路损坏、设定值不当等。

若拖动系统在工作中出现过电流，主要原因有：电动机遇到冲击负载，或传动机构出现“卡住”现象，引起电动机电流的突然增加；变频器的输出侧出现短路，如输出端到电动机之间的连接线发生短路，或电动机内部发生短路；变频器自身工作不正常，如逆变桥中的同一桥臂的两个逆变器件由于过热、本身老化等原因出现异常。

在升速过程中，负载惯性较大，而升速时间设定太短，将出现过电流。升速时间太短，则在升速过程中，变频器的工作频率上升太快，电动机的同步转速n₀迅速上升，而电动机转子的转速n_M由于负载的惯性而跟不上去，导致转子绕组切割磁力线的速度太快，使得升速电流增加。

负载惯性较大，而降速时间设定太短，在降速过程中也将出现过电流。降速时间设定太短，同步转速迅速下降，而电动机转子因负载的惯性大，仍维持较高的转速，从而导致转子绕组切割磁力线的速度太快，使得降速电流增加。

由于负载的经常变动，在工作过程中、升速或降速过程中，短时间的过电流总是难免的。对变频器的过电流处理原则是：尽量不跳闸，只有当冲击电流的峰值太大，或防止跳闸措施（防止失速功能）不能解决问题时才迅速跳闸。防止失速功能在电流超过限定值时，自动地适当降低其工作频率，在电流降到限定值以下时，再逐渐恢复工作频率。

（2）过电压

引起过电压跳闸的主要原因：电源电压过高；降速时间设定太短；降速过程中再生制动的放电单元工作不理想，包括来不及放电（应增加外接制动电阻和制动单元）和放电支路发生故障，实际并不放电；在SPWM调制方式中，电路是一系列脉冲的方式进行工作的，由于电路中存在着绕组和线路分布点干，所以在每一个脉冲的上升和下降过程中，可能产生峰值很大的脉冲电压，这个脉冲电压叠加到直流电压上去，形成具有破坏作用的脉冲高压。

对于电源过电压，一般规定电源电压的上限，即不能超过额定电压的10%。进行过电压保护的“采样电压”从主电路的直流回路中取出。

在升速过程中出现的过电压可以采取暂缓升速的方法，来防止过电压跳闸。而在降速过程中出现的过电压，可以采取暂缓降速的方法来防止过电压跳闸。

（3）欠电压

引起欠电压跳闸的原因：电源电压过低，电源缺相；整流桥故障，如果整流桥的部分整流器件损坏，则整流后的电压降下降；在滤波电容器充电完毕后，由于KM或SCR损坏，预充电电阻R_L未“切出”电路。如图11-8所示，由于R_L长时间接入电路，负载电流将得不到及时的补充，导致直流电压下降。

对于电源方面引起的欠电压，变频器设定保护动作电压。但通常动作电压一般都较低，这是由于新系列的变频器都有各种补偿功能，使电动机能够继续运行。

图11-8 主电路的整流与DC环节

对于整流器件和SL或SCR损坏，应该检查，及时更换。

（4）过热

过热也是一种比较常见的故障，因此设置过热保护。过热保护主要有：风扇运转保护；逆变模块散热板的过热保护；制动电阻的过热保护。变频器的内装风扇是箱体散热的主要手段，它将保证逆变器和其他控制电路的正常工作。在变频器内，逆变模块是产生热量的主要部件，也是最重要的部件。

过热产生的主要原因有周围温度过高、风机堵转、温度传感器性能不良、电动机过热等。在夏季如果变频器操作室的制冷、通风效果不良，环境温度升高，则会经常发生过热保护跳闸。

发生过热保护跳闸时，应检查变频器内部的风扇是否损坏，操作室温度是否偏高，制动电阻是否长时间运行而过热，应采取措施进行强制冷却，保证变频器安全运行。

（5）输出不平衡

输出不平衡一般表现为电动机抖动，转速不稳，产生的主要原因有电动机的绕组或变频器到电动机之间的传输线发生单相接地、模块损坏、驱动电路损坏、电抗器损坏等。如一台11kW变频器，输出电压相差100V左右。打开机器初步在线检查，没有发现逆变模块有问题，测量六路驱动电路也没发现故障，将其模块拆下测量，发现大功率晶体管不能正常导通和关闭，该模块已经损坏。

（6）过载

过载也是变频器跳动比较频繁的故障之一。过载主要用于保护电动机，常规的电动机控制电路中，是用具有反时限的热继电器来进行过载保护的。在变频器内，由于能够方便而准确地检测电流，并且可以通过精确的计算实现反时限的保护特性，大大提高了保护的可靠性和精确性。由于它能实现与热继电器类似的保护功能，故称为电子热保护器或电子热继电器。电子热保护器通过微机运算，其反时限特性与电动机的发热和冷却特性相吻合，从而比较准确地计算保护的动作时间。因此，在一台变频器控制一台电动机的情况下，变频调速系统中可以不用接入热继电器。

电动机过载后，所产生的热量不断增加，温升也必升高，而且过载电流越大，温升越快。所以利用反时限保护，即电动机电流越大动作时间越短。

一般来讲电动机由于过载能力较强，而变频器本身由于过载能力较差，只要变频器参数表的电动机参数设置得当，一般不会出现电动机过载。因此在出现过载报警时，如果变频器的容量没有比电动机的容量加大一档或两档，应首先分析到底是电动机过载还是变频器自身过载，可以通过检测变频器输出电压和输出电流来确定。

（7）开关电源损坏

这是变频器最常见的故障，通常是由于开关电源的负载发生短路造成的。

变频器维护与故障处理指南

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