1 引言 變頻器本身具有相當(dāng)豐富的異常故障顯示和保護功能。若保護功能動作時，變頻器立即跳閘，LED顯示故障代碼，或者將故障信息存儲在程序的某個參數(shù)內(nèi)，使電動機處于自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)到停止。在消除故障原因、用TESET鍵或控制電路端子RST輸入復(fù)位之前，始終維持跳閘狀態(tài)，以便維修檢查。變頻器異常故障分為軟故障和硬故障兩大類，前者多因操作或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的，硬故障是由于變頻器本身器件損壞造成的，維修起來可能很不便。處理故障前應(yīng)注意查看故障前變頻器的運行記錄，主要包括電流、轉(zhuǎn)速、繞組及軸承溫度等，以便于故障的分析和檢查。當(dāng)出現(xiàn)變頻器顯示某類故障，但故障排除過程中卻未發(fā)生相應(yīng)故障的情況，此時應(yīng)仔細(xì)檢查故障檢測元件或故障信息處理系統(tǒng)有無問題。 故障檢查或維修時，注意須先切斷電源，將變頻器的輸入變壓器進線側(cè)的高壓柜斷路器搖出，并將變頻器A1、A2進線柜主開關(guān)斷開，且須等斷電8min電容放電完畢后，方可打開柜門進行維修，切忌停機后立即進行檢查。因變頻器額定運行時，其直流母排電壓可達到1000V左右，且濾波所用電解電容器的數(shù)量達120個，單個容量6800μF，儲存了大量的電能，停機后須待電容模塊前的電壓平衡電阻將其放電，電壓降低后（其放電時間為8min），方可開柜進行檢查。一般來說，變頻器常見的保護功能有以下幾個方面。 2 過電流保護功能 變頻器中過電流保護的對象主要指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超過了過電流檢測值（約額定電流的200％），變頻器顯示OC表示過電流，由于逆變器件的過載能力較差,所以變頻器的過電流保護是至關(guān)重要的一環(huán)。 2.1 過電流原因分析 過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動元件、進行負(fù)荷分配設(shè)計、對線路進行檢查等來解決。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已壞，需要更換變頻器。根據(jù)變頻器顯示，可從以下幾方面尋找原因: （1）工作中過電流，即拖動系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過電流。其原因大致有以下幾方面: ● 一是電動機遇到?jīng)_擊負(fù)載或傳動機構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象,引起電動機電流的突然增加; ● 二是變頻器輸出側(cè)發(fā)生短路，如輸出端到電動機之間的連接線發(fā)生相互短路,或電動機內(nèi)部發(fā)生短路等、接地（電機燒毀、絕緣劣化、電纜破損而引起的接觸、接地等）; ● 三是變頻器自身工作不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個逆變器件在不斷交替的工作過程中出現(xiàn)異常。如環(huán)境溫度過高，或逆變器元器件本身老化等原因，使逆變器的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在交替過程中，一個器件已經(jīng)導(dǎo)通、而另一個器件卻還未來得及關(guān)斷，引起同一個橋臂的上、下兩個器件的“直通”，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。 （2）升速、降速時過電流:當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而升速時間或降速時間又設(shè)定得太短時，也會引起過電流。在升速過程中，變頻器工作頻率上升太快，電動機的同步轉(zhuǎn)速迅速上升，而電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果是升速電流太大;在降速過程中，降速時間太短，同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動機轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，這時同樣可以使轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過電流。 2.2 處理方法 （1）起動時一升速就跳閘，這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象，主要檢查: ● 工作機械有沒有卡住; ● 負(fù)載側(cè)有沒有短路,用兆歐表檢查對地有沒有短路; ● 變頻器功率模塊有沒有損壞; ● 電動機的起動轉(zhuǎn)矩過小，拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來。 （2）起動時不馬上跳閘，而在運行過程中跳閘，主要檢查: ● 升速時間設(shè)定太短，加長加速時間; ● 減速時間設(shè)定太短，加長減速時間; ● 轉(zhuǎn)矩補償（U/f比）設(shè)定太大，引起低頻時空載電流過大; ● 電子熱繼電器整定不當(dāng)，動作電流設(shè)定得太小，引起變頻器誤動作。 3 過載保護及原因分析 電動機能夠旋轉(zhuǎn)，但運行電流超過了額定值，稱為過載。過載的基本反映是: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。輸出電流超過反時限特性過載電流額定值，保護功能動作，變頻器的容量偏小。 3.1 過載的主要原因 （1）機械負(fù)荷過重:負(fù)荷過重的主要特征是電動機發(fā)熱，并可從顯示屏上讀取運行電流來發(fā)現(xiàn)。主要原因是變頻器負(fù)載太大，加減速時間、運行周期時間太短; V/F特性的電壓太高;變頻器功率太小。 （2）三相電壓不平衡:引起某相的運行電流過大，導(dǎo)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)（因顯示屏只顯示一相電流）。 （3）誤動作:變頻器內(nèi)部的電流檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電流信號偏大，導(dǎo)致跳閘。 3.2 檢查方法 （1）檢查電動機是否發(fā)熱 如果電動機的溫升不高，則首先應(yīng)檢查負(fù)載的大小，加減速時間，運行周期時間設(shè)置是否合理，并修正V/F特性，檢查變頻器的電子熱保護功能預(yù)置得是否合理，如變頻器尚有余量，則應(yīng)放寬電子熱保護功能的預(yù)置值;如變頻器的允許電流已經(jīng)沒有余量，不能再放寬，且根據(jù)生產(chǎn)工藝，所出現(xiàn)的過載屬于正常過載，則說明變頻器的選擇不當(dāng)，應(yīng)加大變頻器的容量，更換變頻器。這是因為，電動機在拖動變動負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載時，只要溫升不超過額定值，是允許短時間（幾分鐘，甚或幾十分鐘）過載的，而變頻器則不允許。如果電動機的溫升過高，而所出現(xiàn)的過載又屬于正常過載，則說明是電動機的負(fù)荷過重。這時，首先應(yīng)考慮能否適當(dāng)加大傳動比，以減輕電動機軸上的負(fù)荷。如能夠加大，則加大傳動比;如果傳動比無法加大，則應(yīng)加大電動機的容量。 （2）檢查電動機側(cè)三相電壓是否平衡 若電動機側(cè)的三相電壓不平衡，則應(yīng)再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡，如不平衡，問題在變頻器內(nèi)部，應(yīng)檢查變頻器的逆變模塊及其驅(qū)動電路;如變頻器輸出端的電壓平衡，則問題出現(xiàn)在從變頻器到電動機之間的線路上，應(yīng)檢查所有接線端的螺釘是否都已緊固，如果在變頻器和電動機之間有接觸器或其他電器，則還應(yīng)檢查有關(guān)電器的接線端是否都已緊固，以及觸點的接觸狀況是否良好等。 如果電動機側(cè)三相電壓平衡，則應(yīng)了解跳閘時的工作頻率:如工作頻率較低，又未用矢量控制（或無矢量控制），則首先降低Ｕ/ｆ比，如降低后仍能帶動負(fù)載，則說明原來預(yù)置的Ｕ/ｆ比過高，勵磁電流的峰值偏大，可通過降低Ｕ/ｆ比來減小電流;如果降低后帶不動負(fù)載了，則應(yīng)考慮加大變頻器的容量;如果變頻器具有矢量控制功能，則應(yīng)采用矢量控制方式。 （3）檢查是否誤動作 經(jīng)過以上檢查，均未找到原因時，應(yīng)檢查是不是誤動作。判斷的方法是在輕載或空載的情況下，用電流表測量變頻器的輸出電流，與顯示屏上顯示的運行電流值進行比較，如果顯示屏顯示的電流讀數(shù)比實際測量的電流大得較多，則說明變頻器內(nèi)部的電流測量部分誤差較大，“過載”跳閘有可能是誤動作。 4 欠電壓保護LU 欠壓也是我們在使用中經(jīng)常碰到的問題。電源電壓降低后，主電路直流電壓若降到欠電壓檢測值以下，保護功能動作。另外，電壓若降到不能維持變頻器控制電路的工作，則全部保護功能自動復(fù)位（檢測值: DC400V）。當(dāng)出現(xiàn)欠壓故障時，首先應(yīng)該檢查輸入電源是否缺相，假如輸入電源沒有問題，就要檢查整流回路是否有問題，假如都沒有問題，那就要看直流檢測電路上是否有問題了。如果因為主回路電壓太低（380V系列低于400V），主要原因是整流橋某一路損壞或晶閘管三相電路中有一相工作不正常，都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路斷路器、接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓。電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題,由于變頻器故障或噪聲引起的誤動作等造成主電路直流端（P、N之間）超過了檢測值，這就需與制造商聯(lián)系。 5 過電壓保護OUd 來自電動機的再生電流增加，主電路直流電壓若超過電壓檢測值，錯誤施加過高電壓時保護功能動作（檢測值: DC750V）。過電壓保護主要有三種現(xiàn)象:加速時過電壓、減速時過電壓、恒速時過電壓。過電壓報警一般是出現(xiàn)在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。 變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35UL＝513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護動作。因此，變頻器都有一個正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器。常見的過電壓主要是發(fā)電制動時的過電壓，這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元，有兩起情況可以引起這一故障。 （1）當(dāng)變頻器拖動大慣性負(fù)載時，其減速時間設(shè)的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而由于負(fù)載特性本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，因而變頻器直流回路電壓升高，超出保護值，出現(xiàn)故障。而紙機中的這類故障經(jīng)常發(fā)生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動單元，或者修改變頻器參數(shù)，把變頻器減速時間設(shè)的長一些。增加的再生制動單元有能量消耗型，并聯(lián)直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制功率管的通斷。并聯(lián)直流母線吸收型使用在多電機傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)往往有一臺或幾臺電機經(jīng)常工作于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量，這些能量通過并聯(lián)母線被處于電動狀態(tài)的電機吸收。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。 （2）多個電動機拖動同一個負(fù)載時，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺電動機拖動一個負(fù)載為例，當(dāng)一臺電動機的實際轉(zhuǎn)速大于另一臺電動機的同步轉(zhuǎn)速時，則轉(zhuǎn)速高的電動機相當(dāng)于原動機，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起故障。 6 其它保護 6.1 過熱OH4 過熱是經(jīng)常會碰到的一個故障。當(dāng)遇到這種情況時，首先會想到散熱風(fēng)扇是否運轉(zhuǎn)，觀察機器外部就會看到風(fēng)扇是否運轉(zhuǎn)，此外對于30kW以上的機器在機器內(nèi)部也帶有一個散熱風(fēng)扇，此風(fēng)扇的損壞也會導(dǎo)致OH4的報警。根據(jù)L1-04的設(shè)定值，變頻器停止輸出，電機過熱時，修正負(fù)載的大小，加減速時間，運行周期時間;修正V/F特性;確認(rèn)從端子A1/A2輸入的電機溫度。 6.2 接地故障GF 接地故障也是常會碰到的故障，變頻器輸出側(cè)的接地電流超過了變頻器額定輸出電流的50％，主要原因是變頻器輸出側(cè)發(fā)生了接地短路（電機燒毀、絕緣劣化、電纜破損而引起的接觸、接地等）。在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環(huán)境因素的影響，工作點很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致GF報警。對于安川變頻器，如果快熔未燒壞，則需檢修觸發(fā)板上的光耦;如果快熔燒壞了,則需要更換模塊、快熔，還需檢修觸發(fā)板上的光耦合等。 6.3 電動機不旋轉(zhuǎn) （1）即使按下操作器的RUN鍵，電機也不轉(zhuǎn)，這時，可考慮以下原因:運行方法的設(shè)定有錯誤。（運行指令的選擇）b1－02＝1（控制回路端子）時，即使按下了RUN鍵，電機也不運行，按下LOCAL/REMOTE鍵切換到操作器或設(shè)定b1－02＝0（操作器）。頻率指令太低:頻率指令低于E1-09（最低輸出頻率）所設(shè)定了的頻率時，變頻器不能運行，變更頻率指令使大于最低頻率。 （2）即使輸入了外部運行信號，電機仍不轉(zhuǎn)，重要的原因是:未處在驅(qū)動模式，變頻器在準(zhǔn)備狀態(tài)，不能起動。按下MENU鍵，DRIVE LED閃爍，再按下DATA/ENTER鍵，進入驅(qū)動模式。進入了驅(qū)動模式，DRIVE LED燈亮。 （3）加速時及連接負(fù)載時，電機停轉(zhuǎn)了，負(fù)載太大。變頻器雖然有防止失速功能及全自動力矩提升功能。但是加速度太大及負(fù)載太大時，超過了電機的響應(yīng)界限，請延長加速時間，減小負(fù)載。另外也可以考慮加大電機的功率。 （4）電機只能向一個方向轉(zhuǎn)。選擇了禁止反轉(zhuǎn)，當(dāng)b1－04（選擇禁止反轉(zhuǎn)）＝1（禁止反轉(zhuǎn)）時，變頻器不接受反轉(zhuǎn)指令。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)兩方向都要使用時，請設(shè)定b1－04＝0（可以反轉(zhuǎn)）。 7 結(jié)束語 本文總結(jié)了通用變頻器的幾種報警、跳閘的保護功能，針對顯示分析原因，找出解決方法，為廣大維修人員判斷變頻器故障及維修方法提供了參考。