软启动器典型故障分析与判断方法解析



软启动器典型故障分析与判断方法解析

关俊峰

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山063200）

【摘要】针对电机软启动器频繁发生的故障停机现象进行深入分析、总结，提出预判及处理方法，以保证快速有效地排除故障，增加设备运行可靠性。

【关键词】软启动器；停机故障；功率单元；电阻；电压

1　引言

某公司90 kW以上低压电机启动方式为变频或软启动器，投产以来频繁发生软启动器停机故障，故障类型分为两大类：控制面板故障、功率单元故障。控制面板为软启动器核心控制部分，完成数据处理及控制，为集成电路。功率单元为软启动器主回路部分，完成电能输送及信号采集。投产后，功率单元主要发生故障为：SCR短路、旁路开路、负载断路。经过检查，外部电路都无问题，为软启动器本身故障引起的停机，对公司的正常生产造成严重的影响。针对此类故障，厂家技术人员表示只能在故障的时候更换软启动器备件，无预防措施。因软启动器备件费用很高。为此我们对软启动器解体、研究、分析、总结，以便快速有效地查找故障，采用分体式更换备件，针对具体故障元件进行更换，快速有效地排除故障，减少备件及维护成本，同时针对故障研究测量方法，以便做到预判及提前处理，增加设备运行可靠性。

2　软启动器原理及基本结构

软启动器是一种集电机软起动、软停车和多种保护功能于一体的新型电机控制装置，国外称为Soft Starter，软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间，这种电路如三相全控桥式整流电路。典型布线图如图1。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。软启动器的基本结构分为面板控制器和主回路功率单元两大部分，控制器包括显示面板、信号采集器、保护功能板、通讯卡集于一体的控制单元。功率单元主要包括三相分体式母排、六个反并联晶闸管、三个旁路接触器、三相电流采集单元，功率单元三相独立连接，可分体拆卸。功率单元结构如图2。晶闸管及电流采集单元分别引出六条连接线连接于面板控制器，分别为TB2、TB3、TB4（电流电压采集检测单元及接触器控制单元，晶闸管控制单元)、TB5、TB6、TB7(晶闸管控制单元)。

图1　SCR典型布线图

图2　功率单元结构图

3　故障原因分析及判断测量方法

此次列举的故障类型，只针对软启动器本身的故障，对于外部故障，软启动器保护功能准确反映出来的故障，处理相对准确简单，这里不做阐述。我公司应用的软启动器投产后，常见的几种典型的故障类型分别为SCR短路、旁路开路、负载断路三种。

SCR短路，指的是软启动器晶闸管短路。采用的是独立三相分布式结构，三相分别有监测元件，通常报文为SCR（A、B、C当中一相）短路。对于此类故障，首先要确定报文的真实性，由于软启动器控制器为单独的独立部分，由集成电路板构成，不排除内部监测元件问题引发的软启动器误报。所以就需要我们对功率单元进行监测判断，通过拆解及翻阅大量材料，得出两种办法，即电阻法和电压法。电阻法，拆下电机引线及控制器与功率单元的连接线（TB2-TB7），因其晶闸管采用反并联连接，在软启动器电源下电停止后，测量其进线端（L1、L2、L3）一端与其对应的出线端（T1、T2、T3）一端。这里举L1、T1为例。用万用表测量其L1-T1之间的电阻，因晶闸管工作特性，任何一相的电阻值都应该不小于10000赘，如果小于10000赘，则判断其晶闸管出现问题、应立即更换。电压法，电压检测可以确定一个可控硅短路的条件，电压法将软启动器控制电源下电（拆下控制电源端子L1、L2端子），也就是禁止发出启动命令，让晶闸管无门极电压，将软启动器进线端（L1、L2、L3）施加电压，晶闸管存在泄漏电流，但泄漏电流无法精确检测，测量其L1-T1、L2-T2、L3-T3之间的电压值，泄漏电流大，测量电压值低，用其方法，举中性点接地系统星型接法为例，L1-T1、L2-T2、L3-T3之间的电压值不得低于220 V，如果测量值低于220 V，则说明晶闸管导通特性变差，存在短路可能，必须进行更换。如果两种方法测量值都在正常值，故障仍无法消除，则考虑软启动器控制器出现问题，更换控制器消除故障。两种方法结合使用，可在设备停电检修时，对软启动器晶闸管进行检查、判断，预判晶闸管的工作特性好坏，提前预防。

旁路开路，旁路开路是检测电源电极旁路接触器工作状态，在发生接触器故障时，报文可以准确报出旁路开路。旁路开路也代表着接触器应该吸合还是无法吸合，故障原因：（1）控制电压为低电平；（2）功率模块旁路失效。

（1）控制电压为低电平：功率单元内接触器控制电压为48 V，电压过低可能为控制器内变压元件损坏、插头TB2、TB3、TB4虚接或插针损坏、接触器线圈控制线损坏造成电压过低，接触器无法吸合，查找原因，对应处理，简单快速。

（2）功率模块旁路失效：功率单元失效指的是接触器硬性故障，导致接触器无法完成吸合，包括接触器触电烧毁、接触器线圈损坏的故障，由于结构限制，接触器与母排固定模式为焊接，无法单独更换接触器，这时就要更换单相功率单元，功率单元为分体滑道式安装，更换一相简单、快捷。

负载断路，负载断路就是监测其负载连接状态，软启动器监测负载断路是通过电流监测单元完成。软启动器与负载连接线故障及电机绕组断路都可通过负载断路反映出来。但日常使用过程中这两种故障的几率较小，多数的故障都为电流监测元件故障，判断步骤简单，将三相电流监测单元连接线TB2、TB3、TB4互换连接，如报文报对应插头连接相的负载断路，则表明负载电流监测元件故障，导致软启动器控制器判别无电流为负载断路。经过对其拆解，电流监测元件为母排穿心式连接，更换操作容易，因其三相独立结构完全一样，不用考虑三相对应的问题，更换即可。

4　结论

（1）通过分析总结，对软启动器结构及原理有了足够的了解，针对具体故障制定判别方法，及时快速地处理故障，恢复生产。

（2）透过故障分析，利用其判断方法，可提前判断元件性能的劣化程度，早发现早处理。

（3）对故障元件的单独更换，减少整体备件更换的浪费，节省备件维护成本。

（4）针对典型故障，掌握判别方法，举一反三，适用于同类设备故障判别。

Analysis of Typical Faults of Soft Starter and Diagnosis Methods

GUAN Junfeng

(Shougang Jingtang Iron & Steel United Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063200, China)

【Abstract】After commissioning the soft starter had frequently broken down. Through deepened analysis and conclusion of the phenomenon, a pre-judgment and treatment method was put forward, to ensure fast and effective diagnosis of the fault and improve the operation reliability of the equipment.

【Keywords】soft starter; shutdown fault; power unit; resistance; voltage

作者简介：关俊峰（1985-），男，大学本科学历，工程师，现从事电气设备管理工作。

收稿日期：2015－09－02

【文章编号】1006-6764(2015)12-0009-02

【文献标识码】B

【中图分类号】TM3