变频器的过电流或过载故障是变频器的常见故障,过电流是指流过变频器的电流值超过其额定范围。一般故障可分为加速、减速、恒速过电流等,其外部原因大多数是由于负载突变、供电电路缺相、电动机内部短路等原因造成的。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。
①若变频器的供电缺相、输出端的电路断线或电动机绕组相间有对地短路性故障,则可能导致过电流现象。
②电动机负载突变,可能会引起大的冲击电流流过变频器,从而造成过电流保护的现象,该故障在重新启动变频器后就会恢复正常,若变频器经常出现该故障,则应对负载进行检查或更换较大容量的变频器。
③电磁干扰会影响电动机或变频器的电路,变频器在工作中由于整流和变频,周围产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。同理,若外围电磁波干扰电动机,则会造成电动机中的漏电流过大,引起变频器过流保护;若电磁波干扰变频器,则可能会导致变频器输出的控制信号出错,从而导致过流现象。
④电动机在运行的过程中,在绕组和外壳之间、电缆和大地之间,会产生较大的寄生,电流会通过寄生电容流向大地(漏电流),从而引起过电流的现象。
⑤变频器的容量选择不当,或与负载的容量不匹配时,则可能会引起变频器工作失常,从而出现过电流或过载的故障,甚至会损坏变频器。
⑥过载故障包括变频器过载和电动机过载,造成过载故障的原因大多数是由于加速时间太短,直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等造成的,负载过重是指所选的变频器和电动机无法拖动负载。
⑦变频器本身损坏(变频模块损坏、驱动电路损坏、电流检测电路损坏),也可能会造成过电流的现象。当变频器出现通电就跳闸,其无法复位的故障时,则可能是变频器本身损坏造成的过电流现象。
首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过的供电干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电压调整设备,非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变,从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理,电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有(1)过压、欠压、瞬时掉电(2)浪涌、跌落(3)尖峰电压脉冲(4)射频干扰。
1、晶闸管换流设备对变频器的干扰
当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时,由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通,容易使网络电压出现凹口,波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害,从而导致输入回路击穿而烧毁。
2、补偿对变频器的干扰
电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求,为此,许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中,网络电压有可能出现很高的峰值,其结果是可能使变频器的整流因承受过高的反向电压而击穿。
其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对同一电网的其它电子、设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术,当工作于开关模式且作高速切换时,产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。
变频器的输入和输出电流中,都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外,还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。
(1)输入电流的波形变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于两端的直流电压UD时,整流桥中才有充电电流。因此,充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近,呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明,输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的,分别是50HZ基波的80%和70%。
(2)输出电压与电流的波形绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式,其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波;由于定子绕组的电感性质,定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。
1、负载类型和的选择:变频器不是在任何情况下都能正常使用,因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解,所带动的负载不一样,对变频器的要求也不一样。
A、风机和水泵是最普通的负载:对变频器的要求较为简单,只要变频器容量等于电动机容量即可(空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量)。
B、起重机类负载:这类负载的特点是启动时冲击很大,因此要求变频器有一定余量。同时,在重物下放肘,会有能量回馈,因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
C、不均行负载:有的负载有时轻,有时重,此时应按照重负载的情况来选择变频器容量,例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
D、大惯性负载:如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑,此类负载惯性很大,因此启动时可能会振荡,电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动,避免振荡。配合制动单元消除回馈电能。
2、长期低速动转,由于电机发热量较高,风扇冷却能力降低,因此必须采用加大减速比的方式或改用6级电机,使电机运转在较高频率附近。
3、变频器安装地点必需符合标准环境的要求,否则易引起故障或缩短使用寿命;变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50米,若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。