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变频器过流跳闸和过载跳闸区别及其原因分析

未知 2019-07-18 10:53

  变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。

  变频器过流跳闸和过载跳闸区别及其原因分析

  变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源(50HZ或60HZ)变换为另一频率,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波后逆变电路将直流电再逆成交流电。

  变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器为了正常工作,其外部要有一系列的控制端子,控制端子分为主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。

  变频器过流跳闸和过载跳闸区别及其原因分析

  变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术,得到广泛应用。变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值,因而改变其运动磁场的周期,达到平滑控制电动机转速的目的。变频器的出现,使得复杂的调速控制简单化,用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作,缩小了体积,降低了维修率,使传动技术发展到新阶段。

  变频器过流跳闸和过载跳闸区别及其原因分析

  变频器过电流跳闸和过载跳闸的区别

  过载也一定过电流,变频器为什么要把过电流和过载分开呢?主要有2个区别:

  (1) 保护对象不同

  过电流主要用于保护变频器,而过载主要用于保护电动机。因为变频器的容量有时需要比电动机的容量加大一档甚或两档,在这种情况下,电动机过载时,变频器不一定过电流。

  过载保护由变频器内部的电子热保护功能进行,在预置电子热保护功能时,应该准确地预置电流取用比,即电动机额定电流和变频器额定电流之比的百分数:

  IM%=IMN*100%I/IM

  式中,IM%电流取用比;

  IMN电动机的额定电流,A;

  IN变频器的额定电流,A。

  (2) 电流的变化率不同

  过载保护发生在生产机械的工作过程中,电流的变化率di/dt通常较小;

  除了过载以外的其他过电流,常常带有突发性,电流的变化率di/dt往往较大。

  (3) 过载保护具有反时限特性

  过载保护主要是防止电动机过热,故具有类似于热继电器的反时限特点。就是说,如果与额定电流相比,超过得不多,则允许运行的时间可以长一些,但如果超过得较多的话,允许运行的时间将缩短。

  此外,由于在频率下降时,电动机的散热状况变差。所以,在同样过载50%的情况下,频率越低则允许运行的时间越短。

  变频器过流跳闸和过载跳闸区别及其原因分析

  变频器的过流跳闸

  变频器的过电流跳闸又分短路故障、运行过程中跳闸和升、降速过程中跳闸等情况。

  1、短路故障:

  ( 1 )故障特点

  (a )第一次跳闸有可能在运行过程中发生,但如复位后再起动,则往往一升速就跳闸。

  (b )具有很大的冲击电流,但大多数变频器已经能够进行保护跳闸,而不会损坏。由于保护跳闸十分迅速,难以观察其电流的大小。

  ( 2 )判断与处理

  第一步,首选要判断是否短路。为了便于判断,在复位后再起动前,可在输入侧接入一个电压表,重新启动时,电位器从零开始缓慢旋动,同时,注意观察电压表。如果变频器的输出频率刚上升就立即跳闸,且电压表的指针有瞬间回 0 的迹象,则说明变频器的输出端已经短路或接地。

  第二步,要判断是在变频器内部短路,还是在外部短路。这时,应将变频器输出端的接线脱开,再旋动电位器,使频率上升,如仍跳闸,说明变频器内部短路;如不再跳闸,则说明是变频器外部短路,应检查从变频器到电动机之间的线路,以及电动机本身。

  2、轻载过电流负载很轻,却又过电流跳闸:

  这是变频调速所特有的现象。在 V/F 控制模式下,存在着一个十分突出的问题:就是在运行过程中,电动机磁路系统的不稳定。其基本原因在于:

  低频运行时,为了能带动较重的负载,常常需要进行转矩补偿(即提高 U/f 比,也叫转矩提升)。导致电动机磁路的饱和程度随负载的轻重而变化。这种由电动机磁路饱和引起的过电流跳闸,主要发生在低频、轻载的情况下。解决方法:反复调整 U/f 比。

  3、重载过电流:

  (1)故障现象 有些生产机械在运行过程中负荷突然加重,甚至卡住,电动机的转速因带不动而大幅下降,电流急剧增加,过载保护来不及动作,导致过电流跳闸。

  (2)解决方法

  (a)首先了解机械本身是否有故障,如果有故障,则修理机器。

  (b)如果这种过载属于生产过程中经常可能出现的现象,则首先考虑能否加大电动机和负载之间的传动比?适当加大传动比,可减轻电动机轴上的阻转矩,避免出现带不动的情况。如无法加大传动比,则只有考虑增大电动机和变频器的容量了。

  4、升速或降速中过电流:

  这是由于升速或降速过快引起的,可采取的措施有如下:

  (1)延长升(降)速时间 首先了解根据生产工艺要求是否允许延长升速或降速时间,如允许,则可延长升(降)速时间。

  (2)准确预臵升(降)速自处理(防失速)功能 变频器对于升、降速过程中的过电流,设臵了自处理(防失速)功能。当升(降)电流超过预臵的上限电流时,将暂停升(降)速,待电流降至设定值以下时,再继续升(降)速。

  变频器的过载跳闸:

  电动机能够旋转,但运行电流超过了额定值,称为过载。 过载的基本反映是:电流虽然超过了额定值,但超过的幅度不大,一般也不形成较大的冲击电流

  1、过载的主要原因

  (1)机械负荷过重,负荷过重的主要特征是电动机发热,并可从显示屏上读取运行电流来发现。

  (2)三相电压不平衡,引起某相的运行电流过大,导致过载跳闸,其特点是电动机发热不均衡,从显示屏上读取运行电流时不一定能发现(因显示屏只显示一相电流)。

  (3)误动作,变频器内部的电流检测部分发生故障,检测出的电流信号偏大,导致跳闸。

  2、检查方法

  (1)检查电动机是否发热,如果电动机的温升不高,则首先应检查变频器的电子热保护功能预臵得是否合理,如变频器尚有余量,则应放宽电子热保护功能的预臵值。

  如果电动机的温升过高,而所出现的过载又属于正常过载,则说明是电动机的负荷过重。这时,首先应能否适当加大传动比,以减轻电动机轴上的负荷。如能够加大,则加大传动比。如果传动比无法加大,则应加大电动机的容量。

  (2)检查电动机侧三相电压是否平衡,如果电动机侧的三相电压不平衡,则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡,如也不平衡,则问题在变频器内部。

  如变频器输出端的电压平衡,则问题在从变频器到电动机之间的线路上,应检查所有接线端的螺钉是否都已拧紧,如果在变频器和电动机之间有接触器或其他电器,则还应检查有关电器的接线端是否都已拧紧,以及触点的接触状况是否良好等。

  如果电动机侧三相电压平衡,则应了解跳闸时的工作频率:

  如工作频率较低,又未用矢量控制(或无矢量控制),则首先降低 U/f 比,如果降低后仍能带动负载,则说明原来预臵的 U/f 比过高,励磁电流的峰值偏大,可通过降低 U/f 比来减小电流;如果降低后带不动负载了,则应考虑加大变频器的容量;如果变频器具有矢量控制功能,则应采用矢量控制方式。

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