如何找出變頻器過流、過載的幕后黑手？

如何找出變頻器過流、過載的幕后黑手？

變頻器過流和過載的原因分析

變頻器在使用過程中，有時會出現過流或者過載的問題，難道這是變頻器品質或者性能上出了問題嗎？邦納專家告訴您，非也！實際上出現這些情況有很多種原因。下面都是純干貨，請準備好哦！

1 過電流跳閘和過載跳閘的區別

過載一定過電流，變頻器為什么要把過電流和過載分開呢？

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。

電流的變化率不同

過載保護發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，常常帶有突發性，電流的變化率di/dt往往較大。

過載保護具有反時限性

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"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，如圖１所示。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。

2 過電流跳閘及原因分析

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，分述如下:

2.1 短路故障

短路故障是zui危險的故障之一，應注意觀察和分析,如圖2 所示。

(1) 故障點

*次跳閘有可能在運行過程中發生，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

首先要判斷是否短路。為了便于判斷，在復位后再起動前，應在輸入側接入一個電壓表，如圖２所示。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。

其次要判斷是在變頻器內部短路，還是在外部短路。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。

2.2 輕載過電流

負載很輕，卻又過電流跳閘，這是變頻調速所有的現象。

1）變頻調速系統的殊問題在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，電動機磁路系統的不穩定。其基本原因在于:低頻運行(fx下降)時，由于電壓ux的下降，電阻壓降i1r1所占比例增加，而反電動勢e1所占的比例減小，比值ｅ/f和磁通也隨之減小。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)。而當負載變化時，電阻壓降i1r1和反電動勢e1所占的比例、比值ｅ/f和磁通量等也都隨之變化。結果是:導致電動機磁路的飽和程度也在隨負載的輕重而變化。在進行變頻器的功能預置時，通常是以重載時也能帶得動負載作為依據來設定ｕ/f比的。顯然，重載時電流i1和電阻壓降δｕr都大，需要的補償量也大。但這樣一來，在負載較輕，i1和電δur都較小時，必將引起“補償過分"，導致磁路飽和。

2）磁路飽和的后果當磁路飽和時，磁通和勵磁電流的波形如圖３所示:

圖3(a)是電動機磁路的磁化曲線;圖3(b)是磁通的波形，由于磁路飽和的原因，磁通波形的上面被“削平"了，變成了平頂波;圖3(c)是勵磁電流的波形，其橫坐標是勵磁電流i0，與磁化曲線圖3(a)的橫坐標對應。縱坐標是時間t，它和磁通曲線的橫坐標相對應。因此，它是由圖3(a)和圖3(b)綜合作出的。由圖3可以看出，勵磁電流i0的波形將發生嚴重畸變，是一個峰值很高的尖峰波。磁路越飽和，勵磁電流的畸變越嚴重，峰值也越大。由于尖峰波的電流變化率di/dt很大，但電流的有效值不一定很大。結果是:往往在負載很輕時發生過電流跳閘。這種由電動機磁路飽和引起的過電流跳閘，主要發生在低頻、輕載的情況下。常見的例子如:

負載

在運行過程中，阻轉矩的變化較大。例如，某廠的車床采用變頻調速，所購變頻器無矢量控制功能。為了能在低速時進行切削，將ｕ/f比預置得較大，但一退刀就跳閘。解決方法:反復調整ｕ/f比，使之既能在低速時進行切削，退刀時又不跳閘。

變頻器用于風機或水泵，但ｕ/f比卻預置得較大。例如，某廠有一臺變頻器，原來用在傳輸帶上，運行情況一直很好。后改接到風機上，起動時，頻率剛上升到１０ｈｚ左右就因“過流"而跳閘了。這是因為，傳輸帶是恒轉矩負載，當變頻器用到傳輸帶上時，其ｕ/ｆ比必預置得較大。而風機是二次方律負載，低速時負荷級輕，導致電動機磁路嚴重飽和，勵磁電流嚴重畸變，峰值很大，使變頻器跳閘。解決方法:將ｕ/ｆ比預置為zui小檔后就不再跳閘了。

2.3 重載過電流

故障現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。

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的現象，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，避免出現帶不動的情況。但這時，電動機在zui高速時的工作頻率必將超過額定頻率，其帶負載能力也會有所減小。因此，傳動比不宜加大得過多。同時還應注意:應根據計算結果重新預置變頻器的“zui高頻率"。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。例如，某廠的注塑機在運行過程中，每遇“噴塑"時，常常因過電流跳閘，據觀察，有時是電動機堵轉后跳閘。解決方法:將電動機軸上的皮帶輪御下，略“車"小一點(如皮帶變松，則將電動機底座適當后移)，就不再過電流跳閘了。

2.4 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）準確預置升(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，設置了自處理(防失速)功能。當升(降)電流超過預置的上限電流ｉset時，將暫停升(降)速，待電流降至設定值ｉset以下時，再繼續升(降)速，如圖4所示。

但多數變頻器的降速自處理功能只考慮直流電壓，而無降速電流過大的自處理功能，需要注意閱讀但多數變頻器的降速自處理功能只考慮直流電壓，而無降速電流過大的自處理功能，需要注意閱讀說明書。說明書。

3）其他措施如果采用了自處理功能后，因延長了升、降速時間而不能滿足生產機械的要求，則:a)考慮適當加大傳動比，以減小拖動系統的飛輪力矩，使電動機容易啟動及升速;b)如果不能加大傳動比，則只能考慮加大變頻器的容量了。綜上所述，過電流跳閘的判斷流程如圖5 所示。

3 過載跳閘及原因分析

電動機能夠旋轉，但運行電流超過了額定值，稱為過載。過載的基本反映是: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。

3.1 過載的主要原因

1)機械負荷過重負荷過重的主要征是電動機發熱，并可從顯示屏上讀取運行電流來發現。

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，其點是電動機發熱不均衡，從顯示屏上讀取運行電流時不一定能發現(只顯示一相電流)。

3)誤動作：變頻器內部的電流檢測部分發生故障，檢測出的電流信號偏大，導致跳閘。

3.2 檢查方法

1) 檢查電動機是否發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置得是否合理，如變頻器尚有余量，則應放寬電子熱保護功能的預置值;如變頻器的允許電流已經沒有余量，不能再放寬，且根據生產工藝，所出現的過載屬于正常過載，則說明變頻器的選擇不當，應加大變頻器的容量，更換變頻器。這是因為，電動機在拖動變動負載或斷續負載時，只要溫升不超過額定值，是允許短時間(幾分鐘，甚或幾十分鐘)過載的，而變頻器則不允許。如果電動機的溫升過高，而所出現的過載又屬于正常過載，則說明是電動機的負荷過重。這時，首先應考慮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，應檢查變頻器的逆變模塊及其驅動電路;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，如降低后仍能帶動負載，則說明原來預置的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。

3) 檢查是否誤動作在經過以上檢查，均未找到原因時，應檢查是不是誤動作。如圖６所示，判斷的方法是在輕載或空載的情況下，用電流表測量變頻器的輸出電流，與顯示屏上顯示的運行電流值進行比較，如果顯示屏顯示的電流讀數比實際測量的電流大得較多，則說明變頻器內部的電流測量部分誤差較大，“過載"跳閘有可能是誤動作。

綜上所述，過載跳閘的判斷流程如圖７所示。