第4章變頻器過流過載故障維修

第4章變頻器過流過載故障維修第一頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.1變頻器過流故障檢修4.1.1變頻器過流分類第二頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修1.變頻器跳閘電流值當變頻器的電流達到額定電流的150~200%時，便出現(xiàn)過流故障，顯示“OC”過流報警，并跳閘保護。2.變頻器過流原因

變頻器不管在什么工作狀態(tài)下過流（啟動、恒速運行、減速制動），都是因為負載重（包括負載短路）。由于逆變器件的過流能力較差，所以變頻器的過流保護是至關重要的一環(huán)。第三頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.1.2變頻器啟動過流跳閘1.負載慣性大引起過流跳閘

因為負載的慣性較大，變頻器的加速時間設置的較短，電動機的轉速跟不上變頻器的輸出頻率，造成△n增大過流跳閘。1）啟動現(xiàn)象該種跳閘的現(xiàn)象是電動機的轉子開始可以轉動，但隨后就過流跳閘。2）解決方法增加變頻器的加速時間（見下圖）。也可以設為轉矩自動功能。

第四頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修2.負載重引起過流跳閘1）啟動現(xiàn)象在啟動時，當變頻器的輸出頻率上升到電動機的轉速差△n時，電動機轉子有額定轉矩TN，如此時電動機的負載轉矩大，電動機不能轉動，則

Δn↑→TN↑→IN↑→IN≥IM（過流設定置)跳閘。負載慣性大和負載重引起啟動過流有一個輸出頻率從0上升到Δn的過程，這是啟動過流和其他過流的區(qū)別（負載重過流電動機不轉，這是負載重和慣性大的區(qū)別）。2）排除方法負載的靜摩擦力大，起動力矩大過流，進行轉矩提升。3）頻率上升到一定值過流跳閘第五頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修①變頻器啟動后負載重跳閘因為負載偏心和有降速裝置，當負載轉到偏心造成的附加轉矩最大時，變頻器的輸出頻率上升到一定值，變頻器過流跳閘。設置低頻轉矩補償，提高啟動轉矩。②電動機匝間短路跳閘當變頻器頻率上升到十幾Hz時，變頻器過流跳閘，如電動機不是啟動過流，可能就是電動機匝間局部短路。說明：如果變頻器啟動過流跳閘，可以選用矢量變頻器，因為矢量變頻器有更強的過載能力（在啟動時就有200%的輸出轉矩）。第六頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.1.3正常工作中負載引起過流跳閘1.故障原因1）負載不穩(wěn)定負載忽大忽小，即沖擊性負載。當負載大于了變頻器的容限過載電流，變頻器過流跳閘。（該跳閘屬于正常跳閘）2）變頻器的過載保護電流設置的較小變頻器的過流值設置的較小，造成變頻器過流跳閘。第七頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.故障排除：1）當變頻器跳閘達到了容限電流，電動機的轉速又較低時，可以考慮增加一級減速器，利用提高轉速的方法減小電動機電流；如果沒法增加減速器，就要考慮更換高一級功率檔次的變頻器。2）如果是變頻器的設定過載電流小于變頻器的容限電流，可重新設置過載電流。第八頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.1.3.外電路短路造成過流跳閘電動機繞組短路、接線短路、接線端子短路等引起的過流，是最危險的一種過流。該過流不存在Δn的上升時間，過流的特征是：變頻器運行就跳閘，不能工作。1.過流物理現(xiàn)象分析因為電路已經(jīng)短路，不存在電動機的頻率上升時間，運行就過流。短路過流時電流的陡度大，燒壞開關管。第九頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.1.4內部電路損壞過流跳閘特征為：一上電就跳閘，一般不能復位。主要原因是模塊壞、驅動電路壞、電流檢測電路壞。該故障屬于變頻器內部故障，后面分析。總結：變頻器過流的4種現(xiàn)象1.頻率上升到1Hz以上跳閘，啟動過載。2.頻率上升到5Hz以上跳閘，啟動過載或電動機繞組短路。3.運行中不規(guī)則跳閘，沖擊負載。4.上電運行就跳閘，輸出大短路，千萬不能再試。第十頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2故障案例案例1：啟動過流某廠兩臺料漿泵配用90kW電機，額定電流為164A。選用富土FRN90P9S一4CE變頻器，額定電流176A。在系統(tǒng)啟動過程中頻率約在12Hz時電動機堵轉，隨后變頻器過流跳閘，啟動失敗數(shù)次。檢查設定參數(shù)，變頻器轉矩提升保持為出廠設定值0.1，0.1是轉矩提升功能設置為減轉矩特性。由于該系統(tǒng)工藝流程影響，出口存有初始壓力，當變頻器輸出頻率上升到12Hz時，初始壓力最大，造成電動機啟動失敗。第十一頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修該變頻器具有轉矩自動提升功能，它根據(jù)變頻器的實際輸出轉矩，自動提升補償，故將轉矩提升碼改為0.0，選擇了自動轉矩提升模式，電動機正常啟動。第十二頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例2：補償不當啟動過流案例現(xiàn)象：某水泥回轉窯配用電機為Y315L2—8、110kW，選用美國A-B公司1336s-B250HP變頻器驅動。試車時，水泥回轉窯起動正常，但下料后停止再起動時，頻率約在10Hz左右總是因電動機堵轉造成變頻器過電流保護動作，最大電流高達530A（電流有誤）。分析其原因是水泥回轉窯帶物料起動時因物料堆積角大，起動時造成負載偏心，增大了回轉窯的起動阻轉矩使起動失敗。第十三頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修參數(shù)調試：調整變頻器壓頻比U／f為37Hz時輸出額定電壓，起動成功。但完成起動后變頻器進入恒功率運行，因電動機磁通過大導致電動機鐵芯飽和發(fā)熱，20Hz時電流高達380A，無功電流約占80％。（對轉矩提升的概念不清，改變該參數(shù)是錯誤的，因為該參數(shù)提升高頻段轉矩，見圖）第十四頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修實際測試得出回轉窯起動后的正常運行負荷只有30％，為此，只要在1／3基頻以下的低速區(qū)間設置足夠的轉矩提升，在其他頻率段基本保持恒轉矩下U／f曲線的斜率，是能夠完成回轉窯調速控制的（通過分析使用說明書，搞明白了轉矩提升的意義）。通過反復調整轉矩提升參數(shù)，解決了回轉窯起動和運行問題。第十五頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例3：變頻器過流跳閘故障現(xiàn)象：一金屬加工企業(yè)變頻器改造項目，用一臺75KW變頻器拖動一臺75KW電動機。變頻器啟動過程中跳“OC”，不能工作。故障檢查：根據(jù)變頻器跳OC現(xiàn)象分析，因為是空載起動（變頻器已應用了一段時間），不像是起動過電流，懷疑電動機有問題。將電動機接線斷開，重新起動，變頻器工作正常。測量電動機繞組電阻，沒有短路現(xiàn)象。將電動機接到工頻電路，工作正常。后將電動機又接回變頻器，仍然跳OC。第十六頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修故障原因分析：將電動機分解，發(fā)現(xiàn)電動機繞組有短路燒痕，判斷為電動機匝間短路。因為電動機為工作多年的老電機，絕緣程度大大下降，變頻器的輸出波形又為PWM波，造成電動機匝間局部短路。重新?lián)Q一臺電動機，故障排除。（測量因為用的是萬用表，低阻分辨率太小，測不出）在設備改造時，要注意老電動機的絕緣是否下降，如不能適應變頻器的要求，就要采用變頻器專用電動機或新電機。第十七頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例4：電動機過流案例現(xiàn)象：某水務局一臺變頻水泵，當變頻器輸出頻率達到16Hz時變頻器過流跳閘。案例分析：因為變頻器驅動的是水泵，水泵按平方率特性曲線輸出，不會在某頻率出現(xiàn)過載情況。那么變頻器過流另有原因。斷開電動機，空載運行正常（該變頻器可以空載運行），再接入電動機，仍然在16Hz左右出現(xiàn)過流跳閘。換一臺電動機，運行正常，說明過流是電動機故障。第十八頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例處理：分解電動機，發(fā)現(xiàn)電動機繞組有短路現(xiàn)象。原來變頻器的輸出頻率上升時，電壓也在上升，當電壓上升到匝間擊穿電壓時，變頻器過流跳閘第十九頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例5：變頻器過流爆機案例現(xiàn)象：一ABB、55kW變頻器，拖動一臺55kW電動機。突然一天變頻器開關模塊爆裂，變頻器報過流。案例分析：模塊爆裂有兩種情況，一種是電動機短路，造成變頻器過流；另一種是變頻器內部驅動電路等故障造成變頻器模塊損壞。在檢查變頻器的同時，測量電動機的繞組參數(shù)，沒發(fā)現(xiàn)電動機有短路情況，即判斷變頻器為內部原因損壞。后換一臺新的55kW變頻器，一運行變頻器就報過流故障。第二十頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例維修:再次檢查電動機繞組電阻,仍沒有發(fā)現(xiàn)問題。將電動機分解，發(fā)現(xiàn)有一轉子風葉刮掃定子的其中一個繞組，當轉子轉一周時發(fā)生刮掃一次，刮掃時發(fā)生短路，造成變頻器過流。更換電動機繞組，故障排除。第二十一頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2變頻器過載故障的維修4.2.1過載故障分類第二十二頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2.2過載故障定義電動機在運行中，運行電流超過了額定值但又小于過流限定值，運行時間又較長，稱為過載。過載的基本特征是：電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流（否則就變成過流故障），過載的另一個顯著特征是有一個時間的積累過程，當積累時間達到時才報過載故障。過載報警時間的長短和過載電流的大小有關，過載電流越大，報警時間越短。第二十三頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2.3機械負載過重故障的排除1.機械負荷過重的判斷（正常過載）電動機出現(xiàn)了過載跳閘，因為負荷重的原因有：1）電動機發(fā)熱，用手觸及電動機的外殼，明顯發(fā)燙（是鑒定電動機運行中過載的第一步）；2）變頻器顯示屏上讀取運行電流，與電動機的額定電流進行比較，明顯偏大。第二十四頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修2.機械負荷過重故障的排除如果電動機的溫升過高，變頻器的過載電流又大于電動機的額定電流，則說明是電動機正常過載。電動機出現(xiàn)正常過載，說明電動機的負荷過重。電動機出現(xiàn)負荷過重的原因有：1）在人工喂料的負載系統(tǒng)中，控制喂料量，使電動機工作在額定狀態(tài)。如攪拌機、打漿機、提升機等。2）在非人工喂料的系統(tǒng)中，負載的大小不可控，瞬時產(chǎn)生過載。解決的方法為：第二十五頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修①如果是電動機采用降速傳動，并且電動機的工作速度較低，可考慮適當加大傳動比，以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大，則加大傳動比（例如電動機的最高轉速為1000r/min，負載的轉速為500r/min，則可以加大傳動比，使電動機的轉速升到1400r/min，在保持輸出功率不變的情況下，可減小電動機的工作電流）。如果機械系統(tǒng)無法改變，傳動比無法加大，則應加大電動機的容量，否則長期過載要燒壞電動機。②如果是電動機直接傳動，如泥漿泵、風機等，工作中電動機的熱量沒有超過規(guī)定值，工作電流超過了變頻器的過載電流，是變頻器的容量選的小，應換為大一級的變頻器。第二十六頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修3.變頻器參數(shù)設置的不合理變頻器有電動機過載保護功能，該功能是代替電動機的機械熱繼電器。在使用時，根據(jù)電動機的保護電流進行設置。1）如果該電流設置的比較小，電動機實際上沒有過載，變頻器達到了設定的電流，則變頻器就過載跳閘。這種情況可以重新設置過載電流，將過載電流設置的高一些（一般設定電流為電動機額定電流的105%~110%）。2）變頻器沒有報過流，但電動機過流燒毀。該種現(xiàn)象是變頻器的容量比電動機的容量選擇的大，而變頻器的過載電流沒有改動，還是原來的默認值，當電動機過載時變頻器不跳閘，時間一長將電動機燒壞。第二十七頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2.4負載異?；蜃冾l器異常引起過載跳閘1.三相電壓不平衡1）故障現(xiàn)象變頻器內部開關電路異常，如缺相、輸出電壓不平衡，引起某相的運行電流過大，導致過載跳閘。其特點是電動機發(fā)熱不均衡，從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發(fā)現(xiàn)(因很多變頻器顯示屏只顯示一相電流)；有效的方法是用電壓表測量變頻器的三相輸出電壓，以判斷變頻器是否缺相或電壓不平衡。2）排除方法用電壓表（數(shù)字萬用表不能用）測量電動機側的三相電壓，變頻器輸出電壓不平衡，90%是變頻器出了問題。第二十八頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修2.誤動作

如果電動機的熱量并不大，但變頻器的檢測電流偏大，導致過載跳閘，是變頻器的檢測電路誤動作。這種情況原則上要進行變頻器的解體維修，但可以將過載電流設置的較大，消除誤動作。第二十九頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2.5過載案例分析案例8：

一臺富士FR5000G11S、11KW變頻器拖動一臺Y2-132S-6、7.5kW電動機，投入運行時，頻繁跳過載，顯示“OLU”。經(jīng)測定該電機的堵轉電流達到50A，約為電動機額定電流的3倍。

故障檢查：現(xiàn)場檢查機械部分是否卡死，盤車輕松，無堵轉現(xiàn)象；檢查電動機，無短路故障。又參考變頻器使用說明書，檢查變頻器的參數(shù)，經(jīng)檢查，“頻率偏置”原設定為3Hz，變頻器在接到運行指令但未給出頻率控制信號之前，電動機一直接收3Hz的低頻運行指令而無法起動，造成過載。第三十頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修故障分析：該電動機為6極，額定轉速970r/min，轉速差為30r/min，轉差頻率為30P/60=30×3/60=1.5Hz。變頻器的頻率偏置是轉差頻率的3Hz÷1.5Hz=2倍因電動機的起動頻率設置偏高，電動機還沒有來得及轉動時就已經(jīng)形成過流。將變頻器的頻率偏置設為1.5Hz以下（保證電動機有一定的預轉矩，又可以正常啟動），變頻器工作正常。第三十一頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例9：變頻器輸出頻率不能上升到預定值案例現(xiàn)象：一臺西門子M430變頻器，功率30kW，拖動一臺17.5kW水泵恒壓供水。管道壓力設為0.2Mp，變頻器上限頻率設為50Hz。變頻器工作時頻率上升到40~43Hz時就不再上升，水壓沒有達到預定要求，變頻器報F0005（過載）故障。案例分析:該變頻器采用接點壓力表作為壓力控制，當用水量大時，變頻器的輸出頻率上升到40Hz時，報過載，頻率不再上升，管道壓力為0.05Mp。當用水量少時，變頻器輸出頻率可以上升到43Hz，管道壓力可上升到0.13Mp。第三十二頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修查看過載電流，為33A，是17.5kW電動機的額定電流。怎么變頻器頻率上升到40Hz就達到額定電流呢？根據(jù)變頻器的輸出頻率能在40~43Hz變化，電動機又可長期工作，不像電動機有短路故障。故障排除：詢問用戶，原先用的電動機為17.5kW，為了提高供水量，將電動機改為了25kW，變頻器的參數(shù)沒做相應改動。變頻器還是按照17.5kW電動機的參數(shù)運行。西門子變頻器具有電流限制功能，當達到設定的電流時變頻器的輸出頻率就不再升高。重新按照25kW電動機設置變頻器的工作電流，變頻器工作正常。結論：變頻器參數(shù)設置不合理造成的過載。第三十三頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修知識擴展：變頻器的保護電流是以設定的電流為準，并不以變頻器的容量電流為準。上例中30kW變頻器的額定容量電流為46A，而33A時就報過載，33A是設定的電動機的額定電流。有一鋼廠新裝了一臺西門子M440變頻器用于上料小車，發(fā)現(xiàn)小車懸在空中，電動機既不能正轉上行，也不溜鈎下滑。其原因為重物向下的反力矩正好等于電動機向上的正力矩，而變頻器形成向上的正力矩的電流正好為設定的額定電流值。該例中如果物料裝的少一點，變頻器能正常工作；多一點，變頻器過載。當正好裝的不多不少時，就出現(xiàn)了上述現(xiàn)象。第三十四頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.3變頻器過壓故障的排除4.3.1過壓問題的提出第三十五頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修1.消除回饋過壓的方法在電路中接入制動電阻。當電容上的電壓上升到700V以上，制動單元VTB導通，制動電阻RB放電制動，將回饋電能消耗掉，使電動機得到制動力矩而制動。如果制動電阻的制動能力不夠，仍然會產(chǎn)生過壓跳閘。第三十六頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修2.過壓的發(fā)生過壓的條件是：變頻器一是必須有輸出；二是電動機轉的快。下圖是電動機過壓過流圖。第三十七頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修過壓總結：1.只要是電動機的轉速大于了變頻器的輸出轉速，電動機就產(chǎn)生發(fā)電效應，給變頻器充電。2.一旦電動機出現(xiàn)了回饋電能，有制動電阻，制動能力不夠，也會產(chǎn)生過壓現(xiàn)象；沒有制動電阻，意外產(chǎn)生了回饋電能，也會產(chǎn)生過壓現(xiàn)象。在工程上，變頻器過壓現(xiàn)象是復雜的，但我們循著電動機只要出現(xiàn)了發(fā)電效應，必然受到了外負載能量干擾，由負載拖著電動機轉動，只要找出了負載拖著電動機轉動的原因，問題就解決了。第三十八頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修4.2.4過壓案例分析案例10：茶葉機變頻器恒速運行過壓某茶葉廠使用兩臺三菱變頻器FR-E540-2.2K-CH（2.2KW）變頻器，控制兩臺6CBC型八角炒干機（如圖所示），其中一臺變頻器一直運行良好，另一臺變頻器運行中偶爾出現(xiàn)EOV2恒速過壓故障。后用戶將此變頻器功率換高一檔為3.7KW第三十九頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例分析：茶葉機變頻器恒速運行過壓由于變頻器能在復位后正常運行，所以應重點檢查變頻器在運行中的電壓變化情況。測量變頻器FR-E540-2.2K-CH的直流母線電壓UPN在恒速運行過程中電壓偶爾有上升現(xiàn)象，當電壓達到760V時變頻器報EOV2（恒速過壓故障），從此現(xiàn)象可以看出此臺八角炒干機在恒速運行過程中，是由于機械部分重心不穩(wěn)而出現(xiàn)再生回饋。第四十頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修解決方法1）改善內部結構，消除機械偏心。2）增加制動電阻。第四十一頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例3：工頻泵停機變頻泵過壓跳閘某水務局一臺100KW工頻泵和一臺160KW變頻泵并聯(lián)為市區(qū)供水，當100KW工頻泵拉閘停機時，變頻泵報過壓跳閘。第四十二頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例分析：工頻泵工作時，水流在管道中高速流動，形成很大的慣性。當工頻泵突然停止，管道中產(chǎn)生負壓，形成空化現(xiàn)象，負壓將水從變頻泵中吸入，推動葉輪轉動，使電動機的轉速高于變頻器的輸出轉速，電動機產(chǎn)生發(fā)電效應。解決方案：在變頻器上加裝制動電阻。第四十三頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修案例4：TD3100滿載時報過壓故障1.問題描述老系統(tǒng)改造項目,用TD3100-4T0150E變頻器驅動一臺15kW、原日本產(chǎn)繞線式電動機。電動機參數(shù)為：15kW,380V/33A,945r/min。變頻器曳引機速度為1m/s,編碼器為1024PPR,外接三菱PLC進行多段速選擇、開關門和其他安全控制。根據(jù)變頻器參數(shù)進行設置，在非滿載情況下，工作正常；當做滿載測試時，電梯下行時變頻器一啟動就報E005（過壓）故障。第四十四頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修2.問題處理查看歷史故障記錄,顯示母線電壓為直流782V,可以確認是過壓導致運行異?！，F(xiàn)場檢查制動電阻接線正確,懷疑制動電阻選擇不合適。據(jù)用戶反映：原先配的電阻為兩個42Ω/2kW并聯(lián)（并聯(lián)后21Ω/4KW）,由于現(xiàn)場工程師認為電阻太小,增大為8Ω/1.2kW四個串聯(lián)，總電阻為32Ω/4.8KW。所以,改回原來的42Ω/2kW兩個并聯(lián),故障被消除。由于現(xiàn)場工程師將制動電阻的阻值增大，造成制動能力不足，使?jié)M載時過壓。第四十五頁，共50頁。第4章變頻器過流過壓故障的維修3.改回后出現(xiàn)的新問題電阻改回以后，發(fā)現(xiàn)電阻溫度較高，不能長期頻繁應用，故再