圖１ 過(guò)載保的“反時(shí)限” 特性
2.1 短路故障
短路故障是最危險(xiǎn)的故障之一，應(yīng)注意觀察和分析, 如圖2所示。
圖2 變頻器輸出側(cè)短路
(1) 故障特點(diǎn)
a) 第一次跳閘有可能在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生，但如復(fù)位后再起動(dòng)，則往往一升速就跳閘。
b) 具有很大的沖擊電流，但大多數(shù)變頻器已經(jīng)能夠進(jìn)行保護(hù)跳閘，而不會(huì)損壞。由于保護(hù)跳閘十分迅速，難以觀察其電流的大小。
(2) 判斷與處理
第一步，首先要判斷是否短路。為了便于判斷，在復(fù)位后再起動(dòng)前，應(yīng)在輸入側(cè)接入一個(gè)電壓表，如圖２所示。重新啟動(dòng)時(shí)，電位器從零開(kāi)始緩慢旋動(dòng)，同時(shí)，注意觀察電壓表。如果變頻器的輸出頻率剛上升就立即跳閘，且電壓表的指針有瞬間回“0”的跡象，則說(shuō)明變頻器的輸出端已經(jīng)短路或接地。
第二步，要判斷是在變頻器內(nèi)部短路，還是在外部短路。這時(shí)，應(yīng)將變頻器輸出端的接線脫開(kāi)，再旋動(dòng)電位器，使頻率上升，如仍跳閘，說(shuō)明變頻器內(nèi)部短路;如不再跳閘，則說(shuō)明是變頻器外部短路，應(yīng)檢查從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路，以及電動(dòng)機(jī)本身。
2.2 輕載過(guò)電流
負(fù)載很輕，卻又過(guò)電流跳閘，這是變頻調(diào)速所特有的現(xiàn)象。
(1) 變頻調(diào)速系統(tǒng)的特殊問(wèn)題
在V/F控制模式下，存在著一個(gè)十分突出的問(wèn)題:就是在運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定。其基本原因在于:
低頻運(yùn)行(fX下降)時(shí)，由于電壓UX的下降，電阻壓降I1r1所占比例增加，而反電動(dòng)勢(shì)E1所占的比例減小，比值Ｅ/f和磁通也隨之減小。為了能帶動(dòng)較重的負(fù)載，常常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(即提高Ｕ/f比，也叫轉(zhuǎn)矩提升)。
而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電阻壓降I1r1和反電動(dòng)勢(shì)E1所占的比例、比值Ｅ/f和磁通量等也都隨之變化。結(jié)果是:導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度也在隨負(fù)載的輕重而變化。
在進(jìn)行變頻器的功能預(yù)置時(shí)，通常是以重載時(shí)也能帶得動(dòng)負(fù)載作為依據(jù)來(lái)設(shè)定Ｕ/f比的。顯然，重載時(shí)電流I1和電阻壓降ΔＵr都大，需要的補(bǔ)償量也大。但這樣一來(lái)，在負(fù)載較輕，I1和電ΔUr都較小時(shí)，必將引起“補(bǔ)償過(guò)分”，導(dǎo)致磁路飽和。
(2) 磁路飽和的后果
當(dāng)磁路飽和時(shí)，磁通和勵(lì)磁電流的波形如圖３所示:
圖3 磁路在飽和區(qū)工作時(shí)的勵(lì)磁電流
圖3(a)是電動(dòng)機(jī)磁路的磁化曲線;圖3(b)是磁通的波形，由于磁路飽和的原因，磁通波形的上面被“削平”了，變成了平頂波;圖3(c)是勵(lì)磁電流的波形，其橫坐標(biāo)是勵(lì)磁電流i0，與磁化曲線圖3(a)的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)?？v坐標(biāo)是時(shí)間t，它和磁通曲線的橫坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)。因此，它是由圖3(a)和圖3(b)綜合作出的。由圖3可以看出，勵(lì)磁電流i0的波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，是一個(gè)峰值很高的尖峰波。磁路越飽和，勵(lì)磁電流的畸變?cè)絿?yán)重，峰值也越大。
由于尖峰波的電流變化率di/dt很大，但電流的有效值不一定很大。結(jié)果是:往往在負(fù)載很輕時(shí)發(fā)生過(guò)電流跳閘。
這種由電動(dòng)機(jī)磁路飽和引起的過(guò)電流跳閘，主要發(fā)生在低頻、輕載的情況下。常見(jiàn)的例子如:
a) 負(fù)載在運(yùn)行過(guò)程中，阻轉(zhuǎn)矩的變化較大。例如，某廠的車床采用變頻調(diào)速，所購(gòu)變頻器無(wú)矢量控制功能。為了能在低速時(shí)進(jìn)行切削，將Ｕ/f比預(yù)置得較大，但一退刀就跳閘。
解決方法:反復(fù)調(diào)整Ｕ/f比，使之既能在低速時(shí)進(jìn)行切削，退刀時(shí)又不跳閘。
b) 變頻器用于風(fēng)機(jī)或水泵，但Ｕ/f比卻預(yù)置得較大。例如，某廠有一臺(tái)變頻器，原來(lái)用在傳輸帶上，運(yùn)行情況一直很好。后改接到風(fēng)機(jī)上，起動(dòng)時(shí)，頻率剛上升到１０Ｈｚ左右就因“過(guò)流”而跳閘了。這是因?yàn)?，傳輸帶是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)變頻器用到傳輸帶上時(shí)，其Ｕ/ｆ比必預(yù)置得較大。而風(fēng)機(jī)是二次方律負(fù)載，低速時(shí)負(fù)荷級(jí)輕，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流嚴(yán)重畸變，峰值很大，使變頻器跳閘。
解決方法:將Ｕ/ｆ比預(yù)置為最小檔后就不再跳閘了。
2.3 重載過(guò)電流
(1) 故障現(xiàn)象
有些生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中負(fù)荷突然加重，甚至“卡住”，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速因帶不動(dòng)而大幅下降，電流急劇增加，過(guò)載保護(hù)來(lái)不及動(dòng)作，導(dǎo)致過(guò)電流跳閘。
(2) 解決方法
a) 首先了解機(jī)械本身是否有故障，如果有故障，則修理機(jī)器。
b) 如果這種過(guò)載屬于生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)的現(xiàn)象，則首先考慮能否加大電動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間的傳動(dòng)比？適當(dāng)加大傳動(dòng)比，可減輕電動(dòng)機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)矩，避免出現(xiàn)帶不動(dòng)的情況。但這時(shí)，電動(dòng)機(jī)在最高速時(shí)的工作頻率必將超過(guò)額定頻率，其帶負(fù)載能力也會(huì)有所減小。因此，傳動(dòng)比不宜加大得過(guò)多。同時(shí)還應(yīng)注意:應(yīng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果重新預(yù)置變頻器的“最高頻率”。
如無(wú)法加大傳動(dòng)比，則只有考慮增大電動(dòng)機(jī)和變頻器的容量了。
例如，某廠的注塑機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，每遇“噴塑”時(shí)，常常因過(guò)電流跳閘，據(jù)觀察，有時(shí)是電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)后跳閘。
解決方法:將電動(dòng)機(jī)軸上的皮帶輪御下，略“車”小一點(diǎn)(如皮帶變松，則將電動(dòng)機(jī)底座適當(dāng)后移)，就不再過(guò)電流跳閘了。
2.4 升速或降速中過(guò)電流
這是由于升速或降速過(guò)快引起的，可采取的措施有如下。
(1) 延長(zhǎng)升(降)速時(shí)間
首先了解根據(jù)生產(chǎn)工藝要求是否允許延長(zhǎng)升速或降速時(shí)間，如允許，則可延長(zhǎng)升(降)速時(shí)間。
(2) 準(zhǔn)確預(yù)置升(降)速自處理(防失速)功能
變頻器對(duì)于升、降速過(guò)程中的過(guò)電流，設(shè)置了自處理(防失速)功能。當(dāng)升(降)電流超過(guò)預(yù)置的上限電流Ｉset時(shí)，將暫停升(降)速，待電流降至設(shè)定值Ｉset以下時(shí)，再繼續(xù)升(降)速，如圖4所示。
圖4 升(降)速自處理功能
但多數(shù)變頻器的降速自處理功能只考慮直流電壓，而無(wú)降速電流過(guò)大的自處理功能，需要注意閱讀說(shuō)明書(shū)。
(3)其他措施
如果采用了自處理功能后，因延長(zhǎng)了升、降速時(shí)間而不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求，則:
a) 考慮適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減小拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪力矩，使電動(dòng)機(jī)容易啟動(dòng)及升速;
b) 如果不能加大傳動(dòng)比，則只能考慮加大變頻器的容量了。
綜上所述，過(guò)電流跳閘的判斷流程如圖5所示。
圖5 過(guò)電流跳閘的判斷流程
3、過(guò)載跳閘及原因分析
電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流超過(guò)了額定值，稱為過(guò)載。
過(guò)載的基本反映是:電流雖然超過(guò)了額定值，但超過(guò)的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流。
3.1 過(guò)載的主要原因
(1) 機(jī)械負(fù)荷過(guò)重 負(fù)荷過(guò)重的主要特征是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，并可從顯示屏上讀取運(yùn)行電流來(lái)發(fā)現(xiàn)。
(2) 三相電壓不平衡 引起某相的運(yùn)行電流過(guò)大，導(dǎo)致過(guò)載跳閘，其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不均衡，從顯示屏上讀取運(yùn)行電流時(shí)不一定能發(fā)現(xiàn)(因顯示屏只顯示一相電流)。
(3)誤動(dòng)作 變頻器內(nèi)部的電流檢測(cè)部分發(fā)生故障，檢測(cè)出的電流信號(hào)偏大，導(dǎo)致跳閘。
3.2 檢查方法
(1) 檢查電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱 如果電動(dòng)機(jī)的溫升不高，則首先應(yīng)檢查變頻器的電子熱保護(hù)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(hù)功能的預(yù)置值;如變頻器的允許電流已經(jīng)沒(méi)有余量，不能再放寬，且根據(jù)生產(chǎn)工藝，所出現(xiàn)的過(guò)載屬于正常過(guò)載，則說(shuō)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?yàn)?，電?dòng)機(jī)在拖動(dòng)變動(dòng)負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載時(shí)，只要溫升不超過(guò)額定值，是允許短時(shí)間(幾分鐘，甚或幾十分鐘)過(guò)載的，而變頻器則不允許。
如果電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高，而所出現(xiàn)的過(guò)載又屬于正常過(guò)載，則說(shuō)明是電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷過(guò)重。這時(shí)，首先應(yīng)考慮能否適當(dāng)加大傳動(dòng)比，以減輕電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)荷。如能夠加大，則加大傳動(dòng)比。如果傳動(dòng)比無(wú)法加大，則應(yīng)加大電動(dòng)機(jī)的容量。
(2) 檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡 如果電動(dòng)機(jī)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，如也不平衡，則問(wèn)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(dòng)電路;
如變頻器輸出端的電壓平衡，則問(wèn)題在從變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的線路上，應(yīng)檢查所有接線端的螺釘是否都已擰緊，如果在變頻器和電動(dòng)機(jī)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擰緊，以及觸點(diǎn)的接觸狀況是否良好等。
如果電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓平衡，則應(yīng)了解跳閘時(shí)的工作頻率:
如工作頻率較低，又未用矢量控制(或無(wú)矢量控制)，則首先降低Ｕ/ｆ比，如降低后仍能帶動(dòng)負(fù)載，則說(shuō)明原來(lái)預(yù)置的Ｕ/ｆ比過(guò)高，勵(lì)磁電流的峰值偏大，可通過(guò)降低Ｕ/ｆ比來(lái)減小電流;如果降低后帶不動(dòng)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(dòng)作
在經(jīng)過(guò)以上檢查，均未找到原因時(shí)，應(yīng)檢查是不是誤動(dòng)作。如圖６所示，判斷的方法是在輕載或空載的情況下，用電流表測(cè)量變頻器的輸出電流，與顯示屏上顯示的運(yùn)行電流值進(jìn)行比較，如果顯示屏顯示的電流讀數(shù)比實(shí)際測(cè)量的電流大得較多，則說(shuō)明變頻器內(nèi)部的電流測(cè)量部分誤差較大，“過(guò)載”跳閘有可能是誤動(dòng)作。
綜上所述，過(guò)載跳閘的判斷流程如圖７所示。
圖6 誤動(dòng)作的判斷
圖7 過(guò)載跳閘的判斷流程
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