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過載, 是一個時間概念,是指負載在連續(xù)時間內超過額定負載一定的倍數(shù) 。 過載,最重要的概念就是連續(xù)時間。比如,某變頻器過載能力160%一分鐘,就是指,負載連續(xù)一分鐘達到額定負載的1.6倍是沒有任何問題的。假如在59秒的時候,負載突然變小,那么是不會觸發(fā)過載報警的。只有在60秒剛過的時候,才會觸發(fā)過載報警。 過流, 是一個數(shù)量概念,是指負載突然超過額定負載多少倍 。 過流的時間非常短,而且超過的倍數(shù)非常大,通常都是十幾甚至幾十倍。比如,電機在運轉時,機械軸突然堵轉 ,那么此時電機的電流在短時間內會極速上升,導致過流故障。 變頻器過流和過載故障的區(qū)別以及應對措施(圖1) 過流和過載屬于變頻器最常見的故障,要區(qū)別變頻器到底是過流跳閘還是過載跳閘,首先就要搞清楚他們之間的區(qū)別,一般來說過載也一定過電流,但是變頻器為什么要把過電流和過載分開呢? 這里面主要有2個區(qū)別: (1)保護對象不同 過電流主要用于保護變頻器,而過載主要用于保護電動機。因為變頻器的容量有時需要比電動機的容量加大一檔甚或兩檔,在這種情況下,電動機過載時,變頻器不一定過電流。 過載保護由變頻器內部的電子熱保護功能進行,在預置電子熱保護功能時,應該準確地預置“電流取用比”,即電動機額定電流和變頻器額定電流之比的百分數(shù): IM%=IMN*100%I/IM 式中,IM%—電流取用比; IMN—電動機的額定電流,A; IN—變頻器的額定電流,A。 (2)電流的變化率不同 過載保護發(fā)生在生產機械的工作過程中,電流的變化率di/dt通常較小; 除了過載以外的其他過電流,常常帶有突發(fā)性,電流的變化率di/dt往往較大。 (3)過載保護具有反時限特性 過載保護主要是防止電動機過熱,故具有類似于熱繼電器的“反時限”特點。就是說,如果與額定電流相比,超過得不多,則允許運行的時間可以長一些,但如果超過得較多的話,允許運行的時間將縮短。 此外,由于在頻率下降時,電動機的散熱狀況變差。所以,在同樣過載50%的情況下,頻率越低則允許運行的時間越短。 變頻器過流和過載故障的區(qū)別以及應對措施(圖2) 變頻器的過流跳閘 變頻器的過電流跳閘又分短路故障、運行過程中跳閘和升、降速過程中跳閘等情況。 1、短路故障: (1)故障特點 (a)第一次跳閘有可能在運行過程中發(fā)生,但如復位后再起動,則往往一升速就跳閘。 (b)具有很大的沖擊電流,但大多數(shù)變頻器已經能夠進行保護跳閘,而不會損壞。由于保護跳閘十分迅速,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,在復位后再起動前,可在輸入側接入一個電壓表,重新啟動時,電位器從零開始緩慢旋動,同時,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,則說明變頻器的輸出端已經短路或接地。 第二步,要判斷是在變頻器內部短路,還是在外部短路。這時,應將變頻器輸出端的接線脫開,再旋動電位器,使頻率上升,如仍跳閘,說明變頻器內部短路;如不再跳閘,則說明是變頻器外部短路,應檢查從變頻器到電動機之間的線路,以及電動機本身。 2、輕載過電流負載很輕,卻又過電流跳閘: 這是變頻調速所特有的現(xiàn)象。在V/F控制模式下,存在著一個十分突出的問題:就是在運行過程中,電動機磁路系統(tǒng)的不穩(wěn)定。其基本原因在于: 低頻運行時,為了能帶動較重的負載,常常需要進行轉矩補償(即提高U/f比,也叫轉矩提升)。導致電動機磁路的飽和程度隨負載的輕重而變化。這種由電動機磁路飽和引起的過電流跳閘,主要發(fā)生在低頻、輕載的情況下。解決方法:反復調整U/f比。 3、重載過電流: (1)故障現(xiàn)象有些生產機械在運行過程中負荷突然加重,甚至“卡住”,電動機的轉速因帶不動而大幅下降,電流急劇增加,過載保護來不及動作,導致過電流跳閘。 (2)解決方法 (a)首先了解機械本身是否有故障,如果有故障,則修理機器。 (b)如果這種過載屬于生產過程中經常可能出現(xiàn)的現(xiàn)象,則首先考慮能否加大電動機和負載之間的傳動比?適當加大傳動比,可減輕電動機軸上的阻轉矩,避免出現(xiàn)帶不動的情況。如無法加大傳動比,則只有考慮增大電動機和變頻器的容量了。 4、升速或降速中過電流: 這是由于升速或降速過快引起的,可采取的措施有如下: (1)延長升(降)速時間首先了解根據(jù)生產工藝要求是否允許延長升速或降速時間,如允許,則可延長升(降)速時間。 (2)準確預臵升(降)速自處理(防失速)功能變頻器對于升、降速過程中的過電流,設臵了自處理(防失速)功能。當升(降)電流超過預臵的上限電流時,將暫停升(降)速,待電流降至設定值以下時,再繼續(xù)升(降)速。 變頻器的過載跳閘 電動機能夠旋轉,但運行電流超過了額定值,稱為過載。過載的基本反應是:電流雖然超過了額定值,但超過的幅度不大,一般也不形成較大的沖擊電流。 1、過載的主要原因 (1)機械負荷過重,負荷過重的主要特征是電動機發(fā)熱,并可從顯示屏上讀取運行電流來發(fā)現(xiàn)。 (2)三相電壓不平衡,引起某相的運行電流過大,導致過載跳閘,其特點是電動機發(fā)熱不均衡,從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發(fā)現(xiàn)(因顯示屏只顯示一相電流)。 (3)誤動作,變頻器內部的電流檢測部分發(fā)生故障,檢測出的電流信號偏大,導致跳閘。 2、檢查方法 (1)檢查電動機是否發(fā)熱,如果電動機的溫升不高,則首先應檢查變頻器的電子熱保護功能預臵得是否合理,如變頻器尚有余量,則應放寬電子熱保護功能的預臵值。 如果電動機的溫升過高,而所出現(xiàn)的過載又屬于正常過載,則說明是電動機的負荷過重。這時,首先應能否適當加大傳動比,以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大,則加大傳動比。如果傳動比無法加大,則應加大電動機的容量。 (2)檢查電動機側三相電壓是否平衡,如果電動機側的三相電壓不平衡,則應再檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡,如也不平衡,則問題在變頻器內部。 如變頻器輸出端的電壓平衡,則問題在從變頻器到電動機之間的線路上,應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機之間有接觸器或其他電器,則還應檢查有關電器的接線端是否都已擰緊,以及觸點的接觸狀況是否良好等。 如果電動機側三相電壓平衡,則應了解跳閘時的工作頻率: 如工作頻率較低,又未用矢量控制(或無矢量控制),則首先降低U/f比,如果降低后仍能帶動負載,則說明原來預臵的U/f比過高,勵磁電流的峰值偏大,可通過降低U/f比來減小電流;如果降低后帶不動負載了,則應考慮加大變頻器的容量;如果變頻器具有矢量控制功能,則應采用矢量控制方式。
在工業(yè)生產中,變頻器作為一種重要的電氣設備,廣泛應用于電機調速控制。然而,由于各種原因,變頻器在運行過程中可能會出現(xiàn)各種類型的故障,影響生產的正常進行。
不同品牌的變頻器主電路接線端子在設計上雖然略有不同,但是主要接線端子是基本一致的,以下是一款常見變頻器的主電路接線端子。我們分別來介紹其功能和原理。 其中端子排上的R、S、T 端子與三相工頻電源連接, U、V、W 端子與電動機連接; P1、P 端子, PR、PX 端子, R、R1 端子和S、S1 端子用短接片連接; 接地端子用螺釘與接地線連接固定。 接線端子和變頻器內部連接功能圖如上,其中 : 1、P、P1 端子外接短路片, 將整流電路與逆變電路連接起來。也可以去掉短接片,外接提高功率因數(shù)的直流電抗器。直流功率因數(shù)電抗器連接時,先要將P1、P 端子間的短路片取下, 然后用連接線將直流電抗器與P1、P 端子連接。 2、PX、PR 端子外接短路片, 將內部制動電阻和制動控制器件連接起來。有時,變頻器在高頻度制動內置制動電阻時易發(fā)熱, 由于封閉散熱能力不足, 這時需要安裝外接制動電阻來替代內置制動電阻。 可將PX、PR 端子之間的短路片取下, 再在P、PR 端外接制動電阻。 3、P、N 端子分別為內部直流回路的正、負端 4、R1、S1 端子內接控制電路, 外部通過短路片與R、S 端子連接, R、S 端的電源通過短路片由R1、S1 端子提供給控制電路作為電源。如果希望R、S、T 端無工頻電源輸入時控制電路也能工作, 可以取下R、R1 和S、S1 之間的短路片, 將兩相工頻電源直接接R1、S1 端。 由于控制電路電源端子R1、S1 默認與R、S 端子連接。在工作時, 如果變頻器出現(xiàn)異常, 可能會導致變頻器電源輸入端的斷路器(或接觸器) 斷開, 變頻器控制電路電源也隨之斷開, 變頻器無法輸出異常顯示信號。為了在需要時保持異常信號, 可將控制電路的電源R1、S1 端子與斷路器輸入側的兩相電源線連接。這樣斷路器斷開后, 控制電路仍有電源提供。
變頻器的核心工作原理基于交流 - 直流 - 交流(AC - DC - AC)的電能變換過程。首先,通過整流器將電網輸入的交流電轉換為直流電,這一過程就像是將雜亂無章的 “電流隊伍” 初步整理成有序的 “直流隊列”。接著,直流電被送入中間直流環(huán)節(jié)進行濾波和穩(wěn)壓處理,讓電流更加穩(wěn)定。最后,逆變器將直流電逆變?yōu)轭l率和電壓均可調節(jié)的交流電,輸送給電機。通過改變輸出交流電的頻率,就能改變電機的轉速,實現(xiàn)調速功能,就如同給電機安裝了一個 “速度調節(jié)器”,按需控制其運轉速度 。
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