科羧专论 变频器故障诊断 胡志杰 唐山中润煤化工有限公司河北唐山０６３６１１ ①过电流故障：此类故障要分清加速过程、减速过程还是电机 Ｉ摘 要】随着变频器在工厂应用中的普及，变频器故障诊断技术 日益重要。文章介绍了变频器常见出现故障以及处理方法。为工程技术 正常运行中发生过过电流故障。这类故障按下类顺序检查，变频器输 人员在处理变频器故障时提供依据。 出回路电机是否有接地或相间短路、负载状况如何、电网电压、加减 速时间是否合适、Ｖ／Ｆ曲线及转矩提升是否合适、是否旋转中电机直 【关键词】变频器；故障分析；故障诊断 接启动、是否加减速过程中突然加载、ＰＧ是否出现码盘出现故障或 码盘断线、变频器运行后输出接触器后合上、电流传感器或控制板故 １，引言 变频器与电动机构成的调速传动系统进入实用化阶段已经有近 障、变频器选型是否过小。另外，在减速过成中是否存在发电能量回 ２０年的历史。近年来，随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展， 馈，此时要加装至东单元和制动电阻。通常变频器的过流保护值等于 １．８ １．９）倍。 作为交流电动机主要调速方式的变频调速技术取得了日新月异的进 变频器额定电流的（②电压故障：此类故障分为加速过电压、减速过电压、恒速过电 步。变频器以其优异的控制性能和显著的节能效果在多个领域得到 广泛的应用。调速系统中的核心变频器是一个复杂的电子系统，易受 压、欠压故障。这类故障按照下列顺序检查，电源电压、直流母线电 到电磁环境的影响而发生损坏。因此它与其它设备一样，不可避免地 压、加减速过程中是否有外力拖动电机运行、是否启动旋转电机、欠 会经常出现各种各样的故障。然而工业系统运行过程中，生产工艺的 压故障要检查整流桥和短接充电电阻的接触器、检测板是否故障、电 连续性不允许系统停机，否则将意味着巨大的经济损失。特别是在一 源板是否故障。此类故障还要注意调节加减速时间以及制动单元。 些特殊的应用场合，如自动化系统、核能和危险的化学工厂中，更不 变频器在运行过程中，直流母线电压应该￣＞５３７Ｖ，根据厂家出厂设置 不同失速过电压值等于７６０ ８００Ｖ，持续时间在ｌ ２分钟，就停机发生 允许变频器因故障停机。 过电压报警信号。直流母线欠电压故障时一般小于４００￣４１０Ｖ，接触器 ２．频器故障分析及诊断方法 变频器的主电路基本结构主要由整流电路、中间直流电路、逆变 断开显示欠电压故障。 电路组成。据统计，８０％的控制系统失效主要是源于元器件的故障 ， ③缺相故障：此类故障分为电源缺相和输出缺相 此时应重点 它是变频器最易发生故障的部位。变频器一部分故障是在运行中，频 检查电源侧输入端子Ｒ、ｓ、Ｔ以及变频器输出端子Ｕ、Ｖ、ｗ是否连接 良好，三相电源是否平衡。对于输入缺相故障，变频器通过硬件电路 繁出现自动停机现象，伴随一定的故障代码，此时查找相关说明书， 按说明书指示查找原因，主要是由于变频器的运行参数不合适，外部 检测三相输入电压，当在空载和轻载的情况下出现输入缺相，直流母 工况不满足变频器的使用要求，控制线接线错误促使变频器产生一种 线电压能保证５１３Ｖ以上。不影响变频器正常工作。如果在重载情况 保护现象。严格的说这不是真正意义上的故障。 下，出现输入侧缺相，就会使直流母线电压下降￣ＩＩ４００Ｖ，并引起充电 ２．１故障分析方法 电阻短路接触器掉闸，烧坏充电电阻，所以在重载情况下，２０ｍｓ内应 当遇到变频器发生故障时，我们要头脑清楚分清故障的类型。 获得缺相保护动作。对于输出缺相通常由变频器软件设定，只有输出 通过实践经验我总结了四点原则：先断后送、先外后内、先主后控、 电流大于变频器的额定电流的２０％时，才进行输出侧缺相检测，并且 先轻后重。 经过一定时间延长后（大约１分钟），才报警缺相保护故障。 所谓先断后送，就是当变频器发生故障停机时，要先切断变频器 ④逆变单元故障：这类故障重点检查电机相线间是否短接或对 电源，仔细观察变频器内主控电路板、控制信号板以及ＣＰＵ板是否有 地短路、电机和变频器连线是否太长、环境温度是否太高、模板及散 ＰＭ出现过 原件损坏。通过仔细检查无误后送电测试。此时重点检查直流环节 热板是否过热、主控板及电源板是否异常。当组合模块Ｉ和逆变环节，检测直流母线电压不得低于４１０Ｖ。逆变环节重点检查 流，过温，控制，控制电压欠压任何一种故障，或检测到输出对地短 ＰＭ故障。变频器功率是中等等级的， ＩＧＢＴ模块的好坏。检测ＩＧＢＴ模块的办法：将万用表拨在Ｒ×１０ＫＱ 路，三相输出不平衡时，就报警Ｉ挡，用黑表笔接ＩＧＢＴ的集电极（Ｃ），红表笔接ＩＧＢＴ的发射极（Ｅ）， 采用热敏电阻直接检测散热器的温度，散热温度一般设定为８５℃。变 此时万用表的指针在零位。用手指同时触及—下栅极（Ｇ）和集电极 频器整流桥温度保护一般设定为８０＂Ｃ。 （Ｃ），这时ＩＧＢＴ被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向， ⑤过载故障：这类故障分为变频器过载和电机过载。重点检查 并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及—下栅极（Ｇ）和 负载情况，增大变频器容量。变频器在运行过程中，输出电流大于变 发射极（Ｅ），这时ＩＧＢＴ被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断 频器额定电流，在运行一段时间后会发生过载保护报警。变频器过载 ＩＧＢＴ是好的。 保护一般按反时限曲线设定，反时限即变频器的过载电流越大，则持 先外后内，主要指先检查变频器的外部控制回路。例如，电机输 续运行时间越短。该曲线在出厂时由机型参数唯一确定，用户不能更 入电源、变频器输入电源和控制信号以及停机时的现场的工艺状况 改。变频器在运行过程中，输出电流大干电机的额定电流，在一定时 最后检查变频器的控制电路。先主后控，主要指先检查变频器的主回 间内产生电机过载保护。电机过载保护参数 ，它起到电机热继电器 路再检查控制回路。先轻后重，主要指在调试时可以先带小负载，比 保护的作用。 如选一台小型电机放在变频器边上进行调试。当调试完成后再在工 ⑥其它故障：外部设备故障、通信故障、接触器未吸合故障、电 艺负载下运行。 流检测电路故障。变频器工作正常时，用万用表检测控制板上Ｉｕ、Ｉｖ ２．２故障诊断方法 或１ｗ信号，电压值应在２．２ ２．７Ｖ之间。这类故障一般可根据厂家说明 变频器一旦出现异常，发生故障，保护功能动作，变频器停止输 书指示，进行逐一排查。针对矢量型变频器要自整定读取电机的一些 出，变频器故障节点动作，并在变频器显示板上显示故障代码。用户 参数。可能出现下列故障报警：电机额定参数输入不正确、电机的定 可根据故障代码提示进行自查；查找故障时的记录，如故障时设定 子，转子进行自整定时，变频器和电机之间的接线不正确，导致电机 的频率，故障时的输出电流，故障时输出电压，故障时的直流母线电 输出缺相，使自整定超时、电机带负载进行自整定，或者电机的电感 压，故障时的模块温度等等。分析故障原因，找出解决方法。我们重 和空载电流值超值。 点介绍以下此类故障发生的原因及处理方法 。 （＞ 下转第２４６页） 科 专论 发生。制动过程中，由于测速仪和测距仪实时不断地反馈车辆运行数 据，所以，当速度与车距经处理器计算不再满足两车相撞的条件时， 电磁制动系统自动关闭，如果在自动开关断开失效时，我们可以人为 的断开与它串联的手动开关，这样也可以强制使电磁制动系统停止工 作。当两车运行速度都慢下来后，如果还需要进一步的安全制动，驾 驶员可以采取刹车等一系列的制动动作。 为了考虑到制动效果的最大化和方便研究车辆碰撞，我们可以 将安装在车辆前后的固定线圈近似为矩形线圈，这时我们就可以利 用研究矩形通电线圈之间的斥力来获得车辆追尾时本系统能够达到 的理想制动力。 为了增强防追尾的可预知性，我们可以添加一个报警模块（如图 中９报警灯和１０报警发声装置），当处理器对前后固定线圈发出指 令时，智能开关自动打开，相应报警灯亮，报警发声装置提前发出语 音通知，提高了事故的可预知性。 系统软件设计 系统软件包括主程序、初始化子程序、报警子程序、数据处理子 程序、计算车距程序、计算车速程序、系统中断程序、固定线圈工作程 网，利于不规则煤炭的筛选；而块煤筛选时可用棒条形、长方形、正方 形筛孔筛网。孔形设计尽量做到上小１ ，避免煤炭卡堵现象。 ３．３筛网的材料和技术 筛网堵孔率高直接影响煤炭筛分效率。一般筛网材料：６５Ｍｎ（黑 钢丝）、不锈钢丝等。现在振动筛上被广泛使用的聚氯酯分级筛网、筛 板，已广泛使用于矿山、煤炭等行业的筛分机上。是钢板冲孔筛网、 钢丝编织网橡胶筛板的换代产品。由于聚氨酯弹性筛网使用钢丝绳 为骨架材料，再加上聚氨酯本身具有非常高的弹性模量，高强度吸收 冲击力、高耐磨，因而具有很高的拉伸强度，其使用寿命与普通金属 筛网相比提高８－１０倍，承载能力大，是目前世界上耐磨性能最佳的筛 面材料。筛面有内自洁性能，不堵孔、筛分效率高。而且聚氨酯密度 小，重量轻于金属筛面，能降低生产能耗，工作噪音低。 ４ 配套设备的匹配使用，以及筛分设备的使用 ４．１给料设备的使用 给料设备是否能连续均匀给料直接影响振动筛的筛分效率。连 续均匀地加料，使物料沿筛面均匀分布，才能保证较高的生产能力和 筛分效率。很多煤炭筛选生产，虽然在给料时有使用皮带机、振动线 料机、或往复式给煤机，但很难达到均匀连续给料，特别是筛面较宽 时，在给料端，经常物料只使用了局部区域。对筛分效率和生产能力 都有较大的影响。所以在按流量法计算振动筛生产能力、筛分效率 时，必须充分考虑给料的不均衡系数。 ４．２振动筛的使用 （１）筛分时，尽量去除夹杂在煤炭中的纸屑、布带、木片等易堵 序，主程序负责调动初始化子程序、报警程序等其他程序。开始先进 行程序初始化，然后测距仪和测速仪进入工作状态，测距仪通过对发 出信号和接受信号的时间差来计算本车辆与靠近车辆的距离，测速 仪通过中断器或者通过车距与所用时间的比来获得自身车辆的车速 和靠近车辆的车速，当测距仪和测速仪实时反馈到处理器的数 据经过计算和处理，满足两车相撞的条件时，主程序会主动调用报警 子程序和固定线圈工作程序、系统中断程序；当测距程序和测速程序 塞筛孔的杂质。 反馈到处理器的数据经计算不再满足两车相撞的条件时，主程 （２）做成恒力张紧机构，合理调节筛网张紧力是减少筛网堵孔 序会对报警子程序和固定线圈发出关闭指令，从而达到智能防追尾 的一种有效方法，合理的张紧力使筛网同支撑棵产生轻微的二次振 的效果。 动，从而有效降低堵孔现象的发生。 结论 （３）单层筛中大于筛孔的物料几乎全部从给料端运动到排料 本文研究的新型智能电磁制动防追尾系统与传统的被动型防御 端，从而影响了中、细粒物料的分层与透筛。采用多层筛，从下层到上 系统比较，具有先进性、主动性、创新性、适用范围广的优势，该系统 层筛孔逐渐加大、筛面倾角逐渐减小可提高筛分效率。 的最大特点就是不仅可以智能启动并提前预警，而且可以主动防御， （４）圆筛筛分，如果块煤不易碎，可以让振动电机旋转方向与物 从根本上克服了传统机械制动带来的硬件磨损，将以往的防追尾系 料出料方向相反，以提高煤炭筛分效率。 统从防御性转变为主防结合。当系统预警将要发生追尾时，驾驶员有 （５）振动筛筛分时，如果振动筛处理量足够大，可以使用变频器 着灵活的选择，可以人为强制打开系统，当不再满足追尾条件时，系 调速以获得不同的物料速度，以调整不同处理量、不同筛分效率时振 统会智能关闭，如果智能关闭失效，驾驶员则可以人为强制关闭，因 动筛的能力要求。５ 结束语 此，本系统也具有一定的安全性、可操作性，让驾驶员有足够的时间 思考如何应对和处理即将发生的追尾事故。 总之在煤炭分级作业环节中，要保证分级效率，不仅要对煤炭物 理性质进行充分了解，选择适合生产需要的振动筛类型、核定振动筛 运动参数的、选择筛面及筛面结构参数，还要注意筛网的选择、筛分 参考文献 ［１】王树平，崔红娜，范虹，张进福．共轴载流矩形线圈间的相互 进程中连续均匀给料，以及振动筛的合理使用及管理。这样在煤炭 作用力．物理与工程，Ｖｏ１．１７ Ｎ０．５ ２００７ 育出版社，１ ９９８，２１ ８ 分级作业中才能平衡使用成本、分级效率、与生产能力三者之间的关 【２】程守诛．江之永普通物理学（第二册）：第五版（Ｍ）．北京：高等教 系，使企业经济效益最大化。 ［５】朱思华，杨万民．两共轴平行圆环电流之间的电磁作用力．大 学物理，２００５，２４（１ ０）：２４ ２６ （＞．＞上接第２４４页） ３．结论 本文重点介绍探讨了变频器的常见故障诊断和维修问题。能够 为技术人员提供理论依据在较短时间内使故障变频器得到修复。 （＞＞上接第２４３页） 效率越高。圆形筛孔与其他筛孔相比，在名义尺寸相同的情况下，透 过圆形筛孔的筛下物粒度较小，透过圆形筛孔颗粒的平均最大粒度 参考文献 ［１】曾允文．器的故障诊断与处理［Ｊ】．电气开关，１ ９９４，（３）：２２－２８ 正方形筛孔颗粒的８０％～８５％。长方形筛孔的筛面有效面积大，筛面 【２】李云飞．变频器故障诊断系统［Ｊ】．微电子学与计算 质量轻，生产能力大，同时透过筛孔的物料粒度大于透过名义尺寸相 机，２００４，（７）：７８１—１８４ 同的圆形和正方形筛孔物料粒度。因此为获得更高的筛分效率，必须 【５】孙峰涛．变频器故障诊断技术研究与分析［Ｊ］．电机与控制学 针对不同的煤炭选择筛孔形状。煤炭统煤筛选时，一般使用棒条形筛 报，２００５，（９）：２７１－２７９
