變頻器過(guò)流跳閘和過(guò)載跳閘區(qū)別及其原因分析

　　變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。

　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源（50HZ或60HZ）變換為另一頻率，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波后逆變電路將直流電再逆成交流電。

　　變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器為了正常工作，其外部要有一系列的控制端子，控制端子分為主電路端子、輸入控制端子和輸出指示端子。

　　變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，因而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得復(fù)雜的調(diào)速控制簡(jiǎn)單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組合替代了大部分原先只能用直流電機(jī)完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到新階段。

　　過(guò)載也一定過(guò)電流，變頻器為什么要把過(guò)電流和過(guò)載分開(kāi)呢？主要有2個(gè)區(qū)別：

　?。?） 保護(hù)對(duì)象不同

　　過(guò)電流主要用于保護(hù)變頻器，而過(guò)載主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樽冾l器的容量有時(shí)需要比電動(dòng)機(jī)的容量加大一檔甚或兩檔，在這種情況下，電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，變頻器不一定過(guò)電流。

　　過(guò)載保護(hù)由變頻器內(nèi)部的電子熱保護(hù)功能進(jìn)行，在預(yù)置電子熱保護(hù)功能時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)確地預(yù)置“電流取用比”，即電動(dòng)機(jī)額定電流和變頻器額定電流之比的百分?jǐn)?shù)：

　　IM%=IMN*100%I/IM

　　式中，IM％—電流取用比;

　　IMN—電動(dòng)機(jī)的額定電流，Ａ;

　　IN—變頻器的額定電流，Ａ。

　　（2） 電流的變化率不同

　　過(guò)載保護(hù)發(fā)生在生產(chǎn)機(jī)械的工作過(guò)程中，電流的變化率di/dt通常較小;

　　除了過(guò)載以外的其他過(guò)電流，常常帶有突發(fā)性，電流的變化率di/dt往往較大。

　?。?） 過(guò)載保護(hù)具有反時(shí)限特性

　　過(guò)載保護(hù)主要是防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，故具有類似于熱繼電器的“反時(shí)限”特點(diǎn)。就是說(shuō)，如果與額定電流相比，超過(guò)得不多，則允許運(yùn)行的時(shí)間可以長(zhǎng)一些，但如果超過(guò)得較多的話，允許運(yùn)行的時(shí)間將縮短。

　　此外，由于在頻率下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的散熱狀況變差。所以，在同樣過(guò)載50％的情況下，頻率越低則允許運(yùn)行的時(shí)間越短。

　　變頻器的過(guò)電流跳閘又分短路故障、運(yùn)行過(guò)程中跳閘和升、降速過(guò)程中跳閘等情況。

　　1、短路故障：

　?。?1 ）故障特點(diǎn)

　?。╝ ）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。

　?。╞ ）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，首選要判斷是否短路。為了便于判斷，在復(fù)位后再起動(dòng)前，可在輸入側(cè)接入一個(gè)電壓表，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、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。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)行時(shí)，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）。導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)磁路的飽和程度隨負(fù)載的輕重而變化。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。解決方法：反復(fù)調(diào)整 U/f 比。

　　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。

　?。?）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。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。

　　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：

　?。?）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。

　?。?）準(zhǔn)確預(yù)臵升（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)臵了自處理（防失速）功能。當(dāng)升（降）電流超過(guò)預(yù)臵的上限電流時(shí)，將暫停升（降）速，待電流降至設(shè)定值以下時(shí)，再繼續(xù)升（降）速。

　　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

　　1、過(guò)載的主要原因

　?。?）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)。

　?。?）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）。

　?。?）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。

　　2、檢查方法

　?。?）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)臵得是否合理，如變頻器尚有余量，則應(yīng)放寬電子熱保護(hù)功能的預(yù)臵值。

　　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)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。

　?。?）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。

　　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，如果降低后仍能帶動(dòng)負(fù)載，則說(shuō)明原來(lái)預(yù)臵的 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。