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变频器的应用及维护

变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(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。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器的结构


1)整流单元。三相桥式不可控整流电路。


2)逆变单元。由6个大功率开关管组成的三相桥式电路,大功率开关多为IGBT模块。


3)滤波环节。电阻与电解电容器。


4)计算机控制单元。用于控制整个系统的运行,是变频器的核心。


5)主电路接线端子。电源、电动机、直流电抗器、制动单元和制动电阻等外接单元的接线端子。


6)控制电路接线端子。用于控制变频器的起动、停止、外部频率信号给定及故障报警输出等。


7)操作面板。用于变频器的功能与频率设定,以及控制操作等。如设定频率(基波频率、载波频率、上限频率、下限频率、高、中、低速频率等),运行正、反转选择(及正、反转防止设定),起动、停车的加速度设定,过载电流设定等,以及起动、停止、点动、升速、降速等的操作。


8)冷却风扇。用于变频器机体内的通风。


变频器类型的选择



根据负载的要求来选择变频器的类型,具体要求如下。


1)风机、泵类负载,它们的阻力转矩与转速的平方成正比,起动及低速时阻力转矩较小,通常可以选择普通功能型。


2)恒转矩类负载,如挤压机、搅拌机、传送带等,则有两种情况。一是可采用普通功能型变频器;二是采用具有转矩控制功能的高功能型变频器,其实现恒转矩负载的调速运行比较理想。


3)对一些动态性能要求较高的生产机械,如轧钢、塑料薄膜加工线等,可采用矢量控制型变频器。


变频器常见故障及处理方法



(1)短路保护


若变频器运行当中出现短路保护,说明是变频器内部或外部出现了短路因素。这种情况下如果把负载甩开,即将变频器与负载断开,空开变频器,变频器应工作正常。这时我们用兆欧表(或称摇表)测量一下电机绝缘,电机绕组将对地短路,或电机线及接线端子板绝缘变差,此时应检查电机及附属设施。


(2)过流保护


变频器出现过流保护,一般是由于负载过大引起,即负载电流超过额定电流的1.5倍即故障停机而保护。这一般对变频器危害不大,但长期的过负荷容易引起变频器内部温升高,元器件老化或其他相应的故障。


这种保护也有因变频器内部故障引起的,若负载正常,变频器仍出现过流保护,一般是检测电路所引起,类似于短路故障的排除,如电流传感器、取样电阻或检测电路等。


这种保护也有因变频器内部故障引起的,若负载正常,变频器仍出现过流保护,一般是检测电路所引起,类似于短路故障的排除,如电流传感器、取样电阻或检测电路等。


(3)过、欠电压保护


 变频器出现过、欠压保护,大多是由于电网的波动引起的,在变频器的供电回路中,若存在大负荷电机的直接启动或停车,引起电网瞬间的大范围波动即会引起变频器过、欠压保护,而不能正常工作。这种情况一般不会持续太久,电网波动过后即可正常运行。这种情况的改善只有增大供电变压器容量,改善电网质量才能避免。 


当电网工作正常时,即在允许波动范围(380V±20%)内时,若变频器仍出现这种保护,这就是变频器内部的检测电路出现故障了。


(4)温升过高保护


变频器的温升过高保护,一般是由于变频器工作环境温度太高引起的,此时应改善工作环境,增大周围的空气流动,使其在规定的温度范围内工作。 


再一个原因就是变频器本身散热风道通风不畅造成的,有的工作环境恶劣,灰尘、粉尘太多,造成散热风道堵塞而使风机抽不进冷风,因此用户应对变频器内部经常进行清理(一般每周一次)。也有的因风机质量差运转过程中损坏,此时应更换风机。 


还有一种情况就是在大功率的变频器(尤其是多单元或中高压变频器)中,因温度传感器走线太长,靠近主电路或电磁感应较强的地方,造成干扰,此时应采取抗干扰措施。如采用继电器隔离,或加滤波电容等。


(5)电磁干扰太强


这种情况变频器停机后不显示故障代码,只有小数点亮。这是一种比较难处理的故障。包括停机后显示错误,如乱显示,或运行中突然死机,频率显示正常而无输出,都是因变频器内外电磁干扰太强造成的。 


这种故障的排除除了外界因素,将变频器远离强辐射的干扰源外,主要是应增强其自身的抗干扰能力。特别对于主控板,除了采取必要的屏蔽措施外,采取对外界隔离的方式尤为重要。 


首先应尽量使主控板与外界的接口采用隔离措施。我们在高中压及低压大功率变频器及提升机变频器中采用了光纤传输隔离,在外界取样电路(包括短路保护、过流保护、温升保护及过、欠压保护)中采用了光电隔离,在提升机与外界接口电路中采用了PLC隔离,这些措施都有效避免了外界的电磁干扰,在实践应用中都得到了较好的效果。