变频器在使用中的故障防范及常见的故障诊断方法

朱雪琼

摘 要： 变频器能够根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，从而达到节能、调速的目的，此外，变频器还有很多如过流、过压、过载保护等功能。随着工业自动化程度不断提高，变频器也得到了极为广泛的应用。但由于使用方法不正确、设置环境不合理等原因，会极容易造成变频器误动作、发生故障或者无法满足预期的运行效果。了解故障原因，掌握常见的故障诊断方法是变频器学习中不可或缺的内容。本文将对变频器在使用中的故障防范及常见的故障诊断方法进行介绍和分析。

关键词：变频器 故障防范 故障诊断

中图分类号：TN943 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）07-0187-01

一、变频器在使用中的故障防范

1.外部的电磁感应干扰

变频器周围的干扰源会通过辐射、电源线侵入到变频器内部，导致控制回路的误动作，造成不正常工作、停机，严重时还会损坏变频器。应对噪声干扰具体方法：围绕在变频器周围的所有接触器、继电器都应装上防止冲击电压的吸收装置；减小控制回路的配线距离并且将主配线路分离；采用指定屏蔽线回路，如果线路较长，要采用适当的中断方式；变频器的接低端子不能与电焊、动力等设备的接地混用；将噪声滤波器安装在输入端来避免干扰由电源进线引入。

2.安装环境，电源异常，雷击、感应雷电，电源高次谐波等

2.1安装环境。变频器为电子器件装置，应严格按照其规格书详尽的安装使用环境进行安装。但由于现实环境的限制，确实无法满足安装要求的，至少要避免阳光直射；采用橡胶等避振措施；采用封闭式结构对控制板进行防腐防尘处理，根据装置要求的环境条件配备空调或者加热器等，并定期检查防尘控温设备。

2.2电源异常。电源异常可以分3种：缺相、低电压和停电，有时也会以混和的形式出现。应将变频器供电系统独立出来；对要求瞬时停电后依然能继续运行的场合，变频器和外部控制回路应该采用瞬停补偿方式；对要求必须量需运行的设备，变频器应加装能自动切换的不停电电源装置。

2.3雷击、感应雷电。为了防止冲击电压造成损坏，常把压敏电阻等吸收元件安装在变频器输入端。随着IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了更为完善的自诊断及故障防范功能，预先在变频器内部设置各种故障防止措施，可以使故障化解后保持继续运行，很大程度上提高了变频器的可靠性。

2.4电源高次谐波。PWM是变频器最常用的控制方式，运行时会在电源侧产生高次谐波电流，造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响。可采用专用变压器给变频器独立供电；在变频器输入侧加装整流桥回路或滤波电抗器来降低高次谐波分量；在有进相电容器的场合，在电容前串接大小合适的电抗器来减小谐波分量防止严重发热。

2.5振动、噪声。电机的脉动转矩和机械系统的共振会引起振动，当两者频率一致时最为严重。变频装置和电动机有有噪声。调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽可能的减小脉冲转矩成分；用变频器的频率屏蔽功能屏蔽掉机械共振点；选用低噪声器件来降低变频器噪声；设置合适的交流电抗器来降低高次谐波。

2.6高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利。采用缩短变频器与电机的配线距离或者安装阻断二极管的浪涌电压吸收装置来解决。

二、常见的故障及其处理办法

1.过电流原因分析及处理办法

过流故障一般因变频器的加速时间短、负载突变，负荷分配不均等原因发。相应的可通过延长加速时间、减少负荷突变、外加能耗制动元件、对负荷分配进行合理设计等方法来解决。若空载运行仍显示过流故障，则需要更换新的变频器。

起动时一升速就跳闸，这是十分严重的过电流现象，应主要检查：

（1）工作机械是否卡住，

（2）用兆欧表检查负载侧是否对地短路，

（3）变频器功率模块是否损坏，

（4）电动机的起动转矩是否过小，拖不动系统。

起动正常，在运行过程中跳闸，则应检查：

（1）升/减速时间是否过短，尝试加长升/减速时间，

（2）转矩补偿是否设定太高，导致低频时空载电流过大，

（3）电子热继电器动过电流设定过小，引起变频器误动作。

2.过载原因分析及处理办法

电動机能够旋转，但是运行电流超过了额定值，这种情况称为过载。应对方法如下：

（1）电动机温度升高不多，应首先检查各个参数设置是否合理，电动机允许短时间过载，但变频器不允许，所以可考虑加大传动比来减轻电动机轴上的负荷，若传动比无法加大，则应加大电动机的容量，甚至可以更换变频器。

（2）若变频器输出端和电动机侧的三相电压均不平衡，则变频器内部的逆变模块或驱动电路出了问题；若变频器输出端电压平衡，电机侧电压不平衡，则应检查变频器和电动机之间线路是否存在断路、接触不良等现象；变频器输出端和电动机侧三相电压均平衡，应查看跳闸时的工作状态及频率，调整合适的U/f比来排除故障。

（3）若上方法均无效，可在尝试在轻载或空载的情况下，把变频器的输出电流与LED上显示的运行电流值进行比较，若显示值远大于测量值，说明变频器内部测得的电流值误差大，“过载”跳闸为误操作。

3.欠压故障出现时，应首先检查电源是否缺相，再看整流回路是否正常，最后看直流检测电路上是否有问题。

4.过电压报警一般出现在停机时，减速时间过短或、制动电阻以及制动单元有问题均会导致该故障。

三、维修实例

1.通电后富士变频器各项显示正常，但无电压输出。电源主回路通道正常，仔细检查控制回路时发现：FWD（正转）与CM（公共端）之间的接触器常开触点未接通，变频器无法正常启动。修复好触点后故障排除。

2.富士变频器运行中过电流报警。经查电源主回路通道正常，并无短路、过载，通电测试后发现变频器输出电压缺相。用万用表测试得知功能模块各开关完好，推断为触发电路故障，测得主板插座CN7、CN8有一相无PWM脉冲信号输出，最终判断是输出PSU信号的IC8（LM324）损坏，更换后正常。

3.三菱变频器带负荷调速时易过载，检查后发现变频器设定的加、减速时间过短，适当延长加、减速时间延长（符合设备要求）后故障排除。

变频器的使用和维修是集理论知识、实践经验、操作水平为一体的工作，只有充分的掌握变频器内部电子器件具备的功能和特点，勤学多练，才能用学到的知识使变频器更好的服务于生产和生活。

参考文献

[1]熊俭.《变频器在使用中遇到的问题和故障防范》，发表于《科技致富导向》2012年第14期。

[2]李秋英.《变频器维修故障案例分析》，发表于《涟钢科技与管理》2015年第3期。