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变频器的控制电路及几种常见故障分析

  
评论: 更新日期:2010年12月06日


  
  3、变频器控制回路的抗干扰措施
  
  由于主回路的非线性(进行开关动作),变频器本身就是谐波干扰源,而其周边控制回路却是小能量,弱信号回路,极易遭受其他装置产生的干扰,造成变频器自身和周边设备无法正常工作。因此,变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施。
  
  (1)变频器的基本控制回路
  
  一般而言,同外部进行信号交流的基本回笼路有模拟与数字两种:
  ①4~20MA电流信号回路(模拟);1~5V/0~5V电压信号回路(模拟)。
  ②开关信号回路,变频器的开停指令,正反转指令等(数字)。
  外部控制,指令信号通过上述基本回路导入变频器,同时干扰源也在其回路上产生干扰电势,以控制电缆为媒介侵入变频器。
  
  (2)干扰的基本类型及抗干扰措施
  
  ①静电耦合干扰,指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合在电缆中产生的电势。当加大与干扰源电缆的距离,达到导体直径40倍以上时,干扰程度就会不太明显,也可在两电缆间设置屏敝导体,再将屏蔽导体接地。
  ②静电感应干扰,指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。其强度取决于干扰源电缆产生的磁通大小、控制电缆形成的闭环面积和干扰源电缆与控制电缆间的相对角度。可将控制电缆与主回路电缆或其他动力电缆分离铺设。分离距离通常应在30cm以上(最少不低于10cm)。分离困难时,将控制电缆穿过铁管铺设,也可将控制导体绞合,绞合间距越小,铺设的路线越短,抗干扰效果越好。
  ③电波干扰,指控制电缆成为天线,由外来电波在电缆中产生电势。抗干扰措施同①②,必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽,屏蔽用的铁箱务必接地。
  ④接触不良干扰,指变频器控制电缆的电接点及继电器触点接触不良,电阻发生变化在电缆中产生的干扰,对此,采用并联触点或提高电器件等级来解决。对于电缆连接点应定期做拧紧加固处理。
  ⑤接地干扰,指机体接地或信号接地,对于弱电压,电流回路,任何不合理的接地均可诱发各种意想不到的干扰,比如设置两个以上接地点,接地处会产生电位差,产生干扰。可将速度给定的控制电缆取一点接地,接地线不作为信号的通路使用,电缆的接地在变频器侧进行,使用专设的接地端子,不与其他接地端子共用。
  
  (3)其他注意事项
  
  ①装有变频器的控制柜,应尽量远离大容量变压器和电动机。其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设备。
  ②弱电压电流控制电缆不要接近易产生电弧的电器件。
  ③控制电缆建议采用1.25mm2或2mm2屏蔽绞合绝缘电缆。
  ④屏蔽电缆的屏蔽要连接到电缆导体同样长。电缆在端子箱中连接时,屏蔽端子要互相连接。
  
  4、变频器的常见故障分析
  
  (1)变频器充电起动电路故障,通用变频器一般为用压型变频器,采用交—直—交工作方式。当变频器刚上电时,由于直流侧的平波电容容量非常大,充电电流很大,通常采用一个起动电阻来限制充电电流,常见的两种变频起动电路如图2所示。充电完成后,控制电路通过继电器的触点或昌闸管将电阻短路。起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏,变频器报警显示为直流线线电压故障。一般,变频器的设计时,为了减小变频器的体积而选择较小起动电阻,其值多为10—50Ω,功率为10—50W;当变频器的交流输入电源频繁接通,或者旁路触器的触点接触不良时,都会导致起动电阻烧坏。因此在替换电阻的同时,必须找出原因,如果故障是由输入侧电源频率开始引起的,必须消除这种现象才能将变频器投入使用,如果故障只由旁路触元件引起,则必须更换这些器件。
  (2)变频器无故障显示,却不能高速运行,经检查变频器参数设置正确,调速输入信号正常,经上电运行测试,变频器直流母线电压只有450V左右(正常应在580V-600V),再测输入侧,发现缺了一相。故障原因是输入侧的一个空气开关一相接触不良造成的。造成变频器输入缺相不报警,仍能在低频段工作,是因为多数变频器的母线电压下限为400V,只有当母线电压降至400V以下时,变频器才报告故障。而`当两相输入时,直流母线电压为380V×1.2=452V>400V。当变频器不运行时,由于平波电容的作用,直流电压也可达到正常值,新型的变频器都采用PWM控制技术,调压调频的工作在逆变桥完成,所以在低频段输入缺相时仍可以正常工作,但因输入电压,输出电压低,造成异步电动机转速低频率上不去。
  (3)变频器显示过流,出现这种显示时,首先检查加速时间参数是否太短,力矩提升参数是否太大,然后检查负载是否太重。如果没有这些现象,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点,复位后运行,看是否出现过流现象。如果是,很可能是IPM模块出现故障,因为IPM模块内含有过压过流,欠压,过载、过热,缺相、短路等保护功能,而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到控制器的。微控制器接收到故障信息后,一方面封锁脉冲输出,另一方面将故障信息显示在面板上。应更换IPM模块。
  (4)变频器显示过压故障,变频器出现过压故障,一般是雷雨天气,由于雷电串入变频器的电源中,使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸,这种情形,通常只需断开变频器电源1分钟左右再上电即可,另一种情况是变频器驱动大惯性负载,而出现过电压现象。这种情况下,一是将减速时间参数加长或增大制动电阻(制动单元);二是将变频器的停止方式设置为自由停车方式。
  (5)电机发热,变频器显示过载,对于已经投入运行的变频器,必须检查负载状况,对于新安装的变频器出现这种故障,很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题,此时必须正确设置好各种参数,另外,电机在低频的工作时散热性能变差,也会出现这种情况,这时就需加装散热装置。
  
  5、结束语
  
  采用变频器作为异步电动机驱动器,尽管其可靠性很高,但是如果使用不当或偶然事件,也会造成变频器的损坏,要想在生产过程中,使用好变频器,熟悉变频器的结构原理,了解常见故障,对于技术人员尤为重要

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