浅论清理变频设备常见故障与预防措施

随着微电子技术的迅速发展,作为交流电动机主要调速方式的变频调速技术获得了前所未有的发展。变频器以其优异的控制性能在冶金、造纸、石化等多个领域得到推广,随着使用数量的不断增加,变频器的一些常见故障也经常暴露出来,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。因此,事先对故障原因进行认真分析,并采取相应的预护措施是十分重要的。我公司清理工段有各类变频器100 余台, 分别安装在重要负荷位置, 由于安装环境较差, 发生故障的几率较高。再加上与PLC 或DCS 控制相结合, 使电气检修工作的难度增大。下面就分析常见的一些故障及预防措施： 1 　电源故障 变频器供电电源故障主要有3 种形式:缺相;低电压;停电。有时它们甚至混合出现,出现时,除电压波动外,还会出现频率波动,有时在短时间内重复出现,为保证设备的正常运行,首先应对供电电源采取预防措施。 (1) 如果附近有直接起动电动机和电炉等设备,为防止这些设备投入运行时造成电压降低,应使变频器供电系统与其分离,减少相互影响。 (2) 对于供电电源瞬时停电后， 仍要求能继续运行的场合,除选择合适规格的变频器外,还应预先考虑负载电机的降速比。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式,当电压恢复后,通过速度追踪和测速电机的检测来防止再加速中的过电流。 (3) 对于要求必须连续运行的设备,对变频器加装自动切换UPS不间段电源装置。 2 　谐波干扰故障及预防措施 凡是在电流侧有整流回路,都将产生非线性引起的谐波,变频器产生谐波时,由于功率较大,就成了一个强有力的干扰源了。这种谐波首先是辐射干扰,其谐波电流按各自的阻抗大小分流到电网系统并联的负载和电源,对设备产生不良影响,如对补偿电容产生并联谐振,使补偿电容发生故障等。第二是传导干扰,使直接驱动的电动机产生电磁噪声,铁损和铜损增加。第三是传导电源对电源输入端所连接的电子传感器产生影响。第四是对变频器平行敷设的其他线路产生磁耦合。为了防止干扰,采用图1 所示的方案变频器本身用铁壳屏蔽为好,输出线用钢管屏蔽,并与其他弱电信号分别配线,电源线采用隔离变压器或滤波器以避免传导干扰。为了减少电磁噪声,可配置输出滤波器,为减少对电源污染,可配置输入滤波器或零序电感。如要与其他负载。如晶闸管整流装置等并联使用,或电源变压器容量大于10 倍变频器容量或电源电压不平衡率超过3 %时,需接电源匹配用电感。对于要求高的场合,还需在电源输入端加装电源滤波器如图2 ,要求不高时安装零序电抗器,以减少对电源的污染。另外, 在变频器输出侧设置滤波器以减少电磁噪声和损耗。如图3 所示,需要指出的是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 滤波器的输出侧接电动机,输入接变频器,决不能接错,否则会烧毁变频器 图1 　防止干扰对策配线图 图2 　输入侧电源滤波器 图2中：C1 = 0. 47μF ×3 　C2 = 0147μF ×3 C3 = 1000pF ×3 L1 = 3mH ×3 L2 = 100μH ×3 图3 　变频器输出侧滤波器、 图3中L = 2mH ×3 R = 0 .5MΩ ×3 C = 1000pF ×3 3 　电压冲击故障 当电源系统一次侧带有真空断路器时,断路器开闭能产生较高的冲击电压,通过耦合,在变压器二次侧形成很高的电压冲击尖峰,使变频器因过电压而损坏。为避免这种故障,一般采取以下措施: (1) 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器件所允许的最大电压。 (2) 当使用真空断路器时,应尽量采用RC 浪涌吸收器，以减少尖峰冲击电压。 (3) 若变压器一次侧有真空断路器,应在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。 4 　变频器控制电机发热故障 (1) 高次谐波引起电机的效率和功率因数变差电机损耗增加,变频器大多用交- 直- 交控制。 输出的电压,电流均有高次谐波。由于普通电机是按正弦波电源制造的,当有高次谐波流过电机绕组时,铜损增大,并引起附加损耗,从而引起绕组发热。 (2) 电机低转,散热能力变差 使用变颇器调速后,电机往往处于低于额定转速的运行状态,标准电机的冷却风扇装在转子轴上。因电机转速降低而使冷却效果大幅度下降。 (3) 电压变化率dv/ dt 增加,电机故障率增加由于大部分变频器逆变部分将直流电压转换为三相交流电压,通过控制六个桥臂的开关元件导通,关断来实现三相交流电压的输出。由于电机绕组匝间电压变化率dv/ dt 很高,绕组电压分布变得很不均匀,使绕组匝间短路的故障增加,对此,我们采取的主要预防措施有:合理选用变频控制电机,尤其对于恒转矩负载要适当加大电机功率和极数,以提高其带负载能力。有条件的地方,采用变频专用电机。将变频器的电子过热保护器整定值调小。配外加热继电器;提高电机的绝缘材料等级以及尽可能提高电机的运行频率,避开低速区等。 5 　变频器自身故障 通常情况下,变频器本身具有完善的自诊断及故障防范功能,在使用前,应将各种参数设置好。如果变频器在工作过程中因种种原因发生故障,则只有针对其各种故障现象,结合相应机器的功能代码,才能找出故障原因,并排除故障。 例: 一台三菱FR —Z220 - 15K ( 三相220V。50Hz) ,运行过程中该机显示代码为E0C1 ,且主控板ALARM报警指示灯亮,机器不工作。故障代码EOC1表示机器加速时过电流。判断有两种可能: (1) 急加速运转; (2) 输出部分(GTR 逆变模块和电机绕组) 短路。后经测量发现输出端( U , V , W) 中V 端与机内直流源P 短路, V 端组GTR 模块内部上半组模块击穿导致故障。更换该组模块,重新设定参数,加速时间F7 调至15s ,变频器运转正常。影响变频器正常工作以及变频器本身造成的故障现象还有很多,如安装环境,感应雷电,外部电磁干扰,振动,噪声等等,只要我们在实际应用时认真分析其原因,采取必要的预防措施,这些故障都是可以克服的。变频运行就一定能达到理想的效果。变频器将成为更理想的调速装置。 [参考文献] [1 ] 吴忠智1《调速用变频器及配套设备选用指南》1 北京:机械 工业出版社, 2000 [2 ] 许振茂1《变频调速装置及其调试,运行与维修》1 北京:兵 器工业出版社, 1994年