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变频器过电流保护功能及预置
过电流是指变频器的输出电流的峰值出了变频器的允许值。由于逆变器的过载能力很差,大多数变频器的过载能力都只有150%,允许持续时间为1min。因此变频器的过电流保护,就显得尤为重要。
产生过电流的原因较多,大致可分为以下两种:一种就是在加、减速过程中,由于加减速时间设置过短而产生的过电流;另一种是在恒速运行时,由于负载或变频器的工作异常而引起的过电流。如电动机遇到了冲击,变频器输出短路等。
在大多数的拖动系统中,由于负载的变动,短时间的过电流是不可避免的。为了避免频繁跳闸给生产带来的不便,一般的变频器都设置了失速防止功能(即防止跳闸功能),只有在该功能不能消除过电流或过电流峰值过大时,变频器才会跳闸,停止输出。
可以对变频器失速防止功能进行没置来限制过电流,用户根据电动机的额定电流,Mw和负载的情况,给定一个电流限值Iset(通常该电流给定为150% IMN)。
如果过电流发生在加、减速过程中,当电流过Iset时,变频器暂停加减速(即维持fx不变),待过电流消失后再行加、减速,如图6-26所示。
如果过电流发生在恒速运行时,变频器会适当降低其输出频率.待过电流消失后再使输出频率返回原来的值,如图6-27所示。
图6-26 加速时的失速防止
图6-27 恒速时的失速防止
工控摘要:变频器运行中过电流保护的对象主要指带有突变性质的、电流的峰值过了变频器的容许值的情形.由于逆变器件的过载能力较差,所以变频器的过电流保护是至关重要的一环。
现在以变频器在运行中过电流来分析故障原因:
1、升速时过电流当负载的惯性较大,而升速时间又设定得太短时,意味着在升速过程中,变频器的工作效率上升太快,电动机的同步转速迅速上升,而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去,结果是升速电流太大。
2、降速中的过电流当负载的惯性较大,而降速时间设定得太短时,也会引起过电流。因为,降速时间太短,同步转速迅速下降,而电动机转子因负载的惯性大,仍维持较高的转速,这时同样可以是转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。
3.工作中过电流即拖动系统在工作过程中出现过电流.其原因大致来自以下几方面:
①电动机遇到冲击负载,或传动机构出现“卡住”现象,引起电动机电流的突然增加;
②变频器的输出侧短路,如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路,或电动机内部发生短路等;
③变频器自身工作的不正常,如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在不断交替的工作过程中出现异常。例如由于环境温度过高,或逆变器件本身老化等原因,使逆变器件的参数发生变化,导致在交替过程中,一个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断,引起同一个桥臂的上、下两个器件的“直通”,使直流电压的正、负极间处于短路状态。
变频器中过电流保护的对象主要指带有突变性质的、电流的峰值过了变频器的容许值的情形.由于逆变器件的过载能力较差,所以变频器的过电流保护是至关重要的一环,迄今为止,已发展得十分完善.
1、工作中过电流 即拖动系统在工作过程中出现过电流.其原因大致来自以下几方面:
① 电动机遇到冲击负载,或传动机构出现“卡住”现象,引起电动机电流的突然增加.
② 变频器的输出侧短路,如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路,或电动机内部发生短路等.
③ 变频器自身工作的不正常,如逆变桥中同一桥臂的两个逆变器件在不断交替的工作过程中出现异常。例如由于环境温度过高,或逆变器件本身老化等原因,使逆变器件的参数发生变化,导致在交替过程中,一个器件已经导通、而另一个器件却还未来得及关断,引起同一个桥臂的上、下两个器件的“直通”,使直流电压的正、负极间处于短路状态。
2、升速时过电流 当负载的惯性较大,而升速时间又设定得太短时,意味着在升速过程中,变频器的工作效率上升太快,电动机的同步转速迅速上升,而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去,结果是升速电流太大。
3、降速中的过电流 当负载的惯性较大,而降速时间设定得太短时,也会引起过电流。因为,降速时间太短,同步转速迅速下降,而电动机转子因负载的惯性大,仍维持较高的转速,这时同样可以是转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。
(2)处理方法
① 工作机械有没有卡住
② 负载侧有没有短路,用兆欧表检查对地有没有短路
③ 变频器功率模块有没有损坏
④ 电动机的起动转矩过小,拖动系统转不起来
2、 起动时不马上跳闸,而在运行过程中跳闸,主要检查
① 升速时间设定太短,加长加速时间
② 减速时间设定太短,加长减速时间
③ 转矩补偿(U/F比)设定太大,引起低频时空载电流过大
④ 电子热继电器整定不当,动作电流设定得太小,引起变频器误动作
(1) 过电流的原因
1、 起动时一升速就跳闸,这是过电流十分严重的现象,主要检查
1 概述
变频器的过电流故障跳闸是常见也是复杂的故障,当故障发生时,变频器保护会立即动作并停机,同时显示故障代码或故障类型。大多数情况下可以根据显示的故障代码迅速找到故障原因并排除故障,但也有一些故障的原因是多方面的,并不是单一的,而是包含了过电流、短路、欠电压、接地、过热、谐波干扰等各种可能导致跳闸的因素。为了查找故障原因并排除故障,可依据图1所示的故障诊断流程图进行。
2 故障诊断
尤其是采用IPM模块的变频器,在模块内包含有过电流、短路、欠电压、接地、过热等保护功能,而这些故障信号都是经过模块的控制引脚的故障输出端Fn引入到控制器的,当控制器收到故障信息后,控制器立即封锁脉冲输出,同时将故障信息显示到控制面板上,但是,一旦模块内部发生故障,就很难查找故障原因。因此,在排除这类故障时,首先应区分跳闸是由外部负载原因还是由变频器内部的原因引起的;变频器是在加速过程,减速过程还是在恒速过程中出现的跳闸。区分后就能缩小故障查找的范围,以利于快速排除故障。
2.1一般故障查找步骤
1)在外观上看不出明显的故障痕迹的情况下,可以先将变频器连接到电动机的电缆拆下,分别试验变频器和电动机。如果变频器还连接有外部控制信号电路,好也断开,这样可以手动试验变频器,如果正常,明说变频器没有问题或没有损坏。
2)进一步检查整定值是否有变化,好重新整定一遍。
3)然后采用一个试验控制信号或电位器接到外部控制端子上,试验变频器的外部信号控制性能,如果正常,明说变频器完好无损,可以进一步检查外部信号和电动机。
4)外部控制信号一般是各种传感器的输出信号,或来自于控制器,应根据传感器或控制器的检验方法对其进行检验,好采用现场信号校验仪校验。
5)对于电动机的检查,应先用万用表和兆欧表检查绝缘情况,如果变频器输出侧安装了接触器,还应检查接触器的触点是否正常。
6)如果上述一切正常,如条件允许好采用工频电源进行起动电机试验,并使其运行一段时间后观察是否存在异常。
通过以上工作,一般情况下就会将事故原因缩小到一定范围,在上述检查过程中,个环节发现异常,就个环节进一步检查。
2.2利用运行记录分析故障原因
如果从变频器的故障历史记录中,能查询到跳闸时的电流过了通用变频器的额定电流,或者过了电子热继电器的整定值,而三相电压和电流是平衡的,则应考虑是否是电动机过载或负载有突变的可能,如电动机堵转,电动机突然甩负载(在变频器正常运行过程中突然断开负载)等,前者一般发生在电动机与机械连接部位的机械原因,或电动机轴承出了问题,后者一般发生在外部控制信号丢失的情况。如果三相电流不平衡,则可能是电源侧断相、电动机端子或绕组内部断线等。若跳闸时的电流在通用变频器的额定电流或者电子热继电器的整定值范围内,可判定变频器内部的逆变器模块或相关部分发生了故障。首先可以通过测量通用变频器主回路输出端子U,V、W分别与直流侧的P、N端子之间的正、反向电阻来判断逆变器模块是否损坏,如模块无损坏,则是驱动电路出了故障,一般这种情况比较少见。
2.3变速过程中的故障原因分析
如果是减速时逆变器模块过电流或是变频器对地短路跳闸,一般是逆变器桥臂的上半桥或其驱动电路部分发生故障,而加速时逆变器模块过电流则是下半桥或其驱动电路部分发生故障,经检查,确认逆变器桥臂损坏,更换后变频器就应工作正常。
如果变频器跳闸后,发现电动机外壳很热,则有可能是载波频率调整的过高所致,如果排除了上述可能发生故障的情况外,且变频器没有新更换过硬件,在重新启动系统后,应适当降低载波频率。
2.4外围设备引起的故障原因分析
在变频器运行中出现的过电流故障中,由变频器外部引起的故障原因往往容易被忽略,现将由外部原因引起过电流保护动作的情况做一分析。
1)电动机负载突变引起较大的冲击电流造成过电流保护动作。
2)电动机内部或电动机连接电缆绝缘被击穿,造成匝间或相间及对地短路,导致过电流保护动作。对于对地短路接地故障,如果通用变频器有接地保护,则接地保护亦动作。
3)当变频器控制系统中装有测速编码器时,速度反馈信号丢失或非正常时会引起过电流。
4)外部控制信号线断线或传感器故障,也会引起过电流,导致过电流保护动作。现在有的变频器增加了反馈信号断线保护功能,可以通过设定防止这种故障发生。
5)如果在变频器输出侧安装了接触器,接触器的触点瞬间抖动、损坏也是常见的过电流保护动作的原因,因为在接触器长期运行过程中,其触点表面会被氧化,形成一层膜电阻,导致接触不良,造成缺相运行,并且不容易发现,因此应该仔细用万用表检查触点是否正常。