软起动器的使用与故障维护

电力电子设备在使用过程中不可避免地会出现一些故障。软起动器在使用过程中，经常会出现以下几种类型的故障，这时就需要进行以下的分类检修和维护。下面详细介绍软起动器使用中的注意事项以及在遇到故障时对故障原因的分析思路和维修方法。

1.软起动器的工作环境条件

软起动器产品的运行性能指标与工作环境密切相关，能够正常使用的环境称为正常使用条件。使用条件一般在产品的相关标准、技术条件和安装说明书中列出。在此列出一些工作环境条件。

（1）环境空气温度 户内装置的周围工作温度不得超过40℃，24h内平均温度不得超过35℃。周围空气温度下限是0℃。对于不具有外壳的电器，周围空气温度指电器周围的空气温度。而对于具有外壳的电器，周围空气温度指成套装置防护外壳周围的空气温度。

（2）相对湿度 在40℃时相对湿度不超过50%，在较低温度时允许有较大的相对湿度。在20℃时允许相对湿度为90%。相对湿度变化率不超过5%/h。但考虑到温度的变化，有时会产生适度的结露。

（3）污染等级 规定污染等级为3，存在导电性污染，或由于结露使干燥非导电性污染变为导电性污染。

（4）海拔 安装使用地点海拔不超过1km。海拔升高随之而来的是大气压强下降、热辐射加强、温度变化幅度增加，以及相对湿度降低等环境因素的变化，可导致电工产品在冷却效率、闪络和气体击穿电压、灭弧性能、电弧火花、绝缘体介电性能、密闭体气密性等方面发生变化。这些变化可能会影响设备的额定值和性能参数，当用于这样的条件时，应根据制造厂商和用户的协议设计使用。

（5）振动 安装地点所允许的振动条件是频率为10～150Hz，振动加速度不大于5m/s²。

2.软起动器的安装与接地

电器设备的安装要根据国标GB 50254—1996《电气装置安装工程 低压电器施工及验收规范》和国标GB 50255—1996《电气装置安装工程 电力变流设备施工及验收规范》进行。具体施工需要考虑到安装的环境、电控屏柜内部安装要求和电控设备外部安装要求。软起动器的安装方法主要有墙挂式安装和柜式安装两种。

墙挂式安装是因为有些型号的软起动器本身具有防护等级较高的外壳，允许直接靠墙安装。为了保证冷却效果，软起动器应垂直安装。此外，为了防止异物掉在软起动器出风口而阻塞风道，最好在软起动器出风口上方加保护网罩。

柜式安装用在一般应用场合，软起动器通常装置在配电室内，并同配合使用的其他控制电器一同安装在电气控制屏或柜内。

（1）柜式安装时应当注意事项

1）采用风冷时，应尽量在柜顶加装抽风式冷却风扇。当周围环境粉尘较大时，应在电气柜进/出风口处安装防尘滤网。

2）当一台控制柜内装有两台或两台以上软起动器时，应并排安装。如必须采用纵向安装，则应在上下两台软起动器间加一块隔板，以避免下面软起动器的热风进入上面软起动器。

3）为了保证通风，软起动器与周围阻挡物的距离，两侧大于100mm，上下大于150mm。

4）控制柜内电器元件布置密度不应过高，软起动器下部不应放发热功率大的设备。

软起动器等工业设备的接地对其正常稳定的工作至关重要。良好的接地可以有效地降低消除干扰。设备的“地”有两种：系统基准地，指信号回路的基准导体，为系统提供一个基准电位，也称虚地；大地，也就是真正的现实的地。

（2）接地类型 设备内部有各种不同目的的接地，彼此之间不允许相互连接。常见的接地类型有：

1）保护接地：是设备金属外壳的接地，相应接地线称为保护地线（PE）。

2）系统接地：为了给系统各部分提供稳定的基准电位，要求接地回路阻抗尽可能小，相应接地线称为系统地线（SE）。

3）屏蔽地线：电缆、变压器等屏蔽层接地的目的是抑制电磁场干扰，相应的地线称为屏蔽地线（FE）。

通常三种接地都要最终与大地相连。

（3）设计原则

1）以尽可能短的接地路径，建立一个对各有关装置都是等电位的接地系统。

2）不要构成接地环路。

3）避免电源零线引入干扰。

三相异步电动机一般不接地，所以必须具有保护接地。其通常有两种方式：保护接零和保护接地。一般情况下，设备的壳体和导电的金属零件均应具有良好的接地导电性，从设备的主接地到外露的金属零件之间的电阻不得大于0.1Ω。保护导线的截面积应按规定选取。在设备的门、罩上具有超过安全电压的元器件，必须确保其具有良好的电连续性。保护导线或接地端子用字母、图形或文字来与其他导线进行区别。

一般小型装置中设有独立的屏蔽接地端子，大型装置中设有屏蔽接地线，组合装置中设有屏蔽接地母线。电缆屏蔽层要有绝缘护套，为了保证屏蔽层的连续性，在接线端子板上要备有供屏蔽层连接用的端子。

（4）屏蔽接地 电磁屏蔽一般采用以下接地方式：

1）信号电缆长度小于信号波长的1/4或信号频率不超过30MHz。当电缆长度超过1m时，屏蔽层可在信号源或接收器一侧接地。

2）高频敏感输入信号电缆，屏蔽层两端接地。

3）热电偶传感器电缆，屏蔽层在被测装置侧接地。

4）双重静电屏蔽电缆，外屏蔽层接屏蔽地，内屏蔽层接系统地。

5）交流进线电缆的屏蔽层接保护地。

6）进线滤波器的外壳接保护地。

7）电源变压器的静电屏蔽层接保护地。

8）双重或三重屏蔽电源变压器的一次屏蔽层接保护地，二次屏蔽层接系统地或屏蔽地。

3.上电故障

（1）上电跳闸 主电路通电时，熔断器熔断或断路器断开。这可能是因为电源输入端短路或晶闸管故障引起。检修方法：检查电路和晶闸管排除短路故障。

（2）上电直接起动 接通电源时，无任何控制输入，电动机全压直接起动。这可能是由旁路接触器线圈控制电路错误，旁路接触器触头未归位或晶闸管短路故障造成的。检修方法：检查旁路接触器线圈控制电路和触头是否复位或粘连，检查晶闸管是否短路。

（3）上电后软起动器处于待机状态 此时电动机发出嗡嗡声有动作趋势。这可能是旁路接触器个别触头未复位、晶闸管短路造成的。检修方法：检查旁路接触器触头是否卡在闭合位置上；检查晶闸管。

（4）控制电源跳闸 接通控制电源时，控制电路熔体熔断或开关跳闸。这可能是由于控制电路短路、控制电压不当、控制板损坏造成的。检修方法：检查控制电路是否短路；检查控制电压，核对说明书，一般的控制电压有AC 220V、AC 110V、AC 24V、DC 48V、DC 24V；去掉控制电源连线检查控制电源输入两个端子是否短路。

（5）晶闸管故障保护 接通电源在停止状态下，软起动器的“晶闸管故障保护”动作。这可能是由部分晶闸管短路或部分触发电路故障引起的。检修方法是：检查晶闸管和触发电路。

（6）上电无显示 接通电源后，软起动器操作屏无显示或电源指示灯未亮。这可能是由于外部电源未接入、控制电源故障或控制板故障引起的。检修方法是：检查外部电源有无额定电压；检查控制电压输入是否正常；若上述部分正常，则说明控制板电源损坏。

（7）过电流保护 接通电源后，处于待机状态的软起动器“过电流动作”。故障原因可能是旁路接触器未断开、晶闸管短路或滤波板被击穿造成的。检修方法是：检查旁路接触器、检查晶闸管、检查滤波板。

（8）系统自检故障 接通电源后，软起动器“系统自检保护”动作。故障原因可能是振动、强干扰、CPU故障和控制板故障造成的。检修方法是：检查内部导线连接是否松脱；断电后重新上电，看是否系干扰造成；若故障仍存在，则可能是控制板已损坏。

（9）存储器故障 接通电源后，软起动器“存储器故障保护”动作。可能的原因是硬件故障、强干扰、CPU故障。检修方法是：断电后重新上电；若仍有故障，则更换控制板后重新上电；若故障仍存在，则检查是否有强干扰。

（10）欠电压保护、过电压保护 接通电源后，软起动器“欠电压保护”或“过电压保护”动作。原因可能是参数整定不合适、电源电压不正常、电压采样电路故障。检修方法是：检查“欠电压保护”或“过电压保护”动作整定值设置是否正确；检查电源电压是否正常；检查内部接线是否松脱；若以上正常，则可能是电压采样电路故障，需更换控制板。

（11）PTC跳闸或热敏开关跳闸 接通电源后，软起动器“电动机过热保护”或“软起动过热保护”动作。可能的原因是起动过于频繁，系统未恢复冷态，PTC或热敏开关损坏，连接线断路。检修方法是：检查PTC或热敏开关连接线是否断线或接插件松脱；检查PTC或热敏开关是否损坏；参照说明书要求确认软起动器连续起停间隔时间。

（12）断相保护 接通电源后，软起动器“断相保护”动作。原因可能是主回路输入电源任意相断线或控制板故障。检修方法是：检查主回路是否断线；若上述检查正常，则可能是控制板损坏。

（13）相序保护 接通电源后，软起动器“相序保护”动作。原因可能是电源进线相序同软起动器预置相序相反。检修方法是：将电源进线任意两相对调。

（14）外部故障 接通电源后，软起动器“外部故障保护”动作。原因可能是外部设备故障、外接控制端子断线或信号有误。检修方法是：检查外部设备；检查控制端子是否断线。

（15）参数设置错误 进行参数设置后，软起动器“参数设置错误保护”动作。原因可能是强干扰和硬件存储故障。检修方法是：逐一检查各项工作参数设定值；重新设置参数；若故障仍未消失，则更换控制板或操作板。

（16）误起动 接通电源后，未进行任何起动操作，软起动器自行起动。原因可能是控制板故障、操作面板故障、外接“起动”控制信号有误、强干扰。检修方法是：如使用了外接控制功能，则从外接端子向上追查信号来源；检查控制线是否太长引起干扰；如未使用外接控制功能或外接控制端子无信号输入，则是控制板故障；若使用操作面板控制起停，则按键故障也可能引起误起动；控制输入中间继电器选吸合功率大的；若非以上问题，则可能为强干扰所致。(www.xing528.com)

4.起动过程故障

软起动器起动过程主要出现的故障、造成的原因以及检修方法如下：

（1）欠电压保护 起动过程中，软起动器“欠电压保护”动作。可能的原因是参数整定不合适、电网容量小、电压采样电路故障。检修方法是：检查起动过程电动机端电压是否低于“欠电压保护”动作整定值；若低于，则减小电流限幅值，减轻供电变压器其他负载或增大变压器容量；检查“欠电压保护”动作整定值设置是否正确；检查内部接线是否松脱；如果仍未解决问题，则更换控制板。

（2）控制器烧损 起动过程中，软起动器严重拉弧、晶闸管爆裂、内部冒烟。可能的原因是负载短路、软起动器故障。检修方法是：检查电缆是否短路或接地；检查电动机；检查保护电器配合是否合适。

（3）软起动器不能起动 可能的原因有外部控制电路故障信号未送入控制器；控制端子断线，外接给定信号断线；控制电源变压器故障；起动电路接线错误；参数设置错误；控制板或操作面板错误。检修方法是：按上述原因逐一检查。

（4）电动机不能起动 上电后软起动器显示已起动，电动机不起动。原因可能有：主电路故障，开关、接触器接触不良，电缆断线；电动机本身故障；负载机械故障；控制板触发电路故障；晶闸管损坏。检修方法是：首先断电确认电动机和负载机械未被卡住；然后依次检查主电路、电动机和晶闸管；最后检查触发电路。

（5）电动机无法完成起动 进行操作后，电动机起动运转，但长时间不能达到额定转速。可能的原因有：6只晶闸管中的一只触发不可靠或未触发，此时一相通过的是半波直流，对电动机起到了制动作用；起动参数或起动控制方法不合适，造成电动机无法起动；电动机功率太小，起动转矩不足；电网容量太小；三角形联结绕组的负载接成星形联结；电动机定子绕组对地短路、匝间短路、转子绕组断条或脱焊等。检修方法是：首先停止确认电动机和负载未被卡住；然后减轻负载确认是否因负载过重引起；然后检查电动机是否故障、绕组接线是否正确、电网容量是否足够；然后检查软起动器参数设置是否正确，晶闸管是否损坏。

（6）电动机起动电流大且不平衡，振动声响大 可能的原因是电动机故障，晶闸管损坏和断相。检修方法有：检测定子绕组接线是否正确；检查电动机是否故障；检查是否断相；检查晶闸管是否损坏。

（7）断相保护。待机状态下软起动器正常，但起动时软起动器“断相保护”立即动作。故障原因可能有：电源电压不平衡；电流互感器故障、接插件断路；输出电缆断路或电动机连接不良；电源进线连接不好，接触不良；电动机定子绕组断相；晶闸管损坏；控制板故障。检修方法是：依照以上列出的可能故障原因逐一进行故障排查。

（8）过电流保护 起动过程中，软起动器“过电流保护”动作。故障原因可能有：参数设置不当，负载转矩突变，输出短路，机械故障，晶闸管短路，滤波板短路。检修方法是：检查起动电流保护动作整定值、起动电流限幅值、初始电压、起动时间等参数；检查电路和晶闸管是否短路；检查负载是否故障；检查滤波板是否短路。

（9）过载保护 起动过程中，软起动器“过载保护”动作。故障原因可能有：参数设置不当；负载过重；起动过于频繁；机械故障。检修方法是：检查电动机额定电流、过载保护曲线、电流限幅值、斜坡上升时间等参数；检查负载是否过重；延长起停间隔时间；检查负载机械是否卡住。

（10）起动中断 可能的原因有：软起动器故障保护，起动信号消失，晶闸管或触发电路损坏。检修方法有：检查保护类型；如起动器恢复待机，则检查控制电路主令信号是否断开；如软起动器处于起动状态，则检查晶闸管是否损坏。

（11）欠载保护 可能的原因有：参数设置不当，晶闸管损坏，输出负载电流小。检修方法是：检查“欠载保护”动作整定值，电动机额定电流的参数设置；检查负载是否悬空或电动机未加载；检查晶闸管。

（12）热继电器动作 可能的原因有：热继电器整定值偏小，热继电器安装位置错，起动时间过长。检修方法有：如整定值偏小，则增加整定值；如与带过载保护软起动器配合，则热继电器安装在旁路回路；如与不带过载保护软起动器配合，则热继电器应具有长延时。

（13）软起动器过热保护 起动过程中，晶闸管散热片上的热敏开关闭合，软起动器“过热保护”动作。可能的原因有：起动过于频繁，散热条件不好，风机损坏，环境温度过高，安装错误，阳光直射，电动机断相或不平衡保护失效。检修方法有：延长起动间隔时间；断电后用高压空气清理散热器；改善软起动器安装环境通风条件；检查风扇和风机电源；将装置安装在低温环境中；检查软起动器是否垂直安装，下部是否有发热量大的电器；软起动器是否被阳光直射；检查软起动器“断相保护”功能。

（14）电动机过热保护 起动过程中，软起动器“电动机过热保护”动作，甚至电动机温升过高冒烟。可能的原因有：电动机过载，起动过于频繁，断相，电压过低或接线错误，电动机故障，PTC热敏电阻或其连接线断路，通风不畅，环境温度过高。检修方法有：按说明书要求确定软起动器连续起停间隔时间；检查PTC热敏电阻是否损坏，其连接线和接插件是否松脱；检查负载大小；检查是否断相；检查电动机绕组类型；检查电动机是否故障；清洁起动器。

（15）起动时电动机电流波动较大 可能的原因有：电流互感器故障，控制板故障，电动机故障。检修方法有：检查互感器及连接件；检查电动机是否故障；如仍未解决问题，则更换控制板。

（16）堵转保护 电动机起动过程中长时间不能达到额定转速，起动时间超过设定值仍未切换到运行状态，软起动器“堵转保护”动作。检修方法有：可以参考过载保护故障的检修方法。

（17）起动跳闸 起动时熔断器熔体熔断或电路断路器断开。可能的原因有：电路短路，电动机或电缆接地故障，电路保护电器整定值不当，晶闸管故障，控制板故障。检修方法有：检查电路排除短路和接地故障；检查电动机；检查保护电器整定值；检查晶闸管；如以上检查无问题，则更换控制板。

（18）接地故障 起动时软起动器“接地故障”动作。可能的原因有：电路、电动机或电缆接地故障；参数设置不当；控制板故障；接插件松动。检修方法有：检查参数设置是否正确；检查电缆、电动机接头，排除接地故障；检查电动机是否故障；检查是否接线故障。

（19）限流功能失效 起动电流超过限定值，限流功能失效或电动机全压起动。可能的原因有：电动机额定电流设置错误，电流互感器故障或接线错误，晶闸管短路，控制板故障。检修方法有：检查额定电流参数设置是否正确；检查互感器及接线是否完好；检查晶闸管是否损坏；若仍有问题，则更换控制板。

（20）晶闸管故障 参考上电过程的故障情况查询原因，并检修故障。

5.运行过程故障

软起动器运行过程容易出现的故障、造成的原因以及检修方法如下：

（1）欠电压保护 可能的原因有：电源故障，主用/备用电源切换，有大容量的其他负载投入。检修方法有：检查电源电压是否正常，查明是否有电源波动大和瞬时掉电的现象；检查是否有主用/备用电源切换操作；查明软起动器同一供电电源回路上是否有其他负载投入运行。

（2）错误停车 软起动器在运行过程中，未进行任何停止操作，电动机自行停止。可能的原因除上电故障中所述外，还有：旁路接触器损坏或线圈电路断路，负载短路，负载接地故障。检修方法有：检查旁路接触器触头是否损坏线圈是否断路；负载是否短路；接地是否故障；其余参考误动作时的检修方法。

（3）断相保护 其原因除起动过程所述外，还可能由于旁路接触器触头未全部闭合。检修故障方法有：检查接触器动作情况和触头状况。

（4）过载保护 可能的原因有：参数设置不当，电动机超载，机械故障，电源电压低。检修方法有：检查过载保护曲线是否选择不当；检查电动机是否超载；检查负载是否卡住；检查电源电压是否低于额定电源电压范围。

（5）电流不平衡保护 可能的原因有：参数设置不当，电动机故障，电路故障，电源电压不平衡，晶闸管损坏，电流互感器损坏。检修方法有：若整定值太小则适当提高；检查电源电压是否正常；检查电路是否破损和接地故障；检查电动机、晶闸管和互感器是否故障；若仍未排除故障，则更换控制板。

（6）软起动器过热保护 除起动过程所述可能的故障外，旁路接触器未闭合也可能引起该故障，可以通过检查接触器动作情况和触点状态来排查。

（7）旁路接触器不动作 起动完成后旁路接触器不动作。可能的原因有：旁路接触器或线圈控制电路故障，控制板故障。检修方法有：检查控制旁路接触器的继电器是否闭合，若为闭合，则控制板损坏；检查接触器线圈、触头等是否有损坏。

（8）旁路时跳闸 一般为旁路接触器与软起动器接线相序不一致，此时应检查接线。

（9）旁路接触器闭合后又自动跳开 一般为控制旁路接触器的软起动器输出继电器损坏，这时需更换控制板。

（10）运行电流不稳定 可能的原因有：电源电压不稳定，负载波动大，电动机故障。检修方法有：首先检查电源电压；断开负载重新起动，检查电流是否稳定；检查电动机是否故障。

除上述十种故障外，还有五种故障：控制器烧损、过电流保护、外部故障保护、电动机过热保护、电动机运转声音不正常、抖动。可以依照前述两节内容进行故障查询和排除。

6.停止过程故障

由于停止过程是起动过程的逆过程，所以出现的故障类型和检修方法可以依照起动过程进行解决。

7.通信故障

通信故障产生的原因较为复杂，一般简单的故障可能有：接插件连接故障，上位机软件故障，通信线路故障等。通过检查连接插件是否可靠，通信线缆是否有断线，通信线路附近是否有强干扰源等措施，排除硬件故障。通过在个人计算机（PC）上模拟来排除软件故障。

除了上述通信故障是通信软硬件直接引起的原因外，系统内系数的匹配也是重要的因素。如：信号的反射，信号衰减，线缆中纯阻性负载大小。

通信线缆中信号的反射，主要由阻抗不匹配和阻抗不连续造成。阻抗不匹配主要表现在通信线路空闲时，整个网络数据混乱。信号在传输线末端遇到电缆阻抗很小甚至没有，在这个地方就容易引起反射。为消除这种反射就需在电缆末端接一个与电缆特性阻抗同样大小的终端电阻，使阻抗连续。在电缆另一端可接一个同样大小的电阻。一条传输线缆可以看成分布电容、分布电感和分布电阻组成的等效电路。电阻对信号的影响可以忽略。标配Profibus DP总线的衰减系数见表16-32。

表16-32 电缆衰减系数

阻性负载电阻值的选取不当对通信的质量影响巨大。RS-485通信线路中的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器构成。一般一个RS-485驱动器带32个节点，在150Ω终端电阻、12kΩ接收器电阻的情况下，负载能力为51.7Ω。有的驱动器负载能力可以达到20Ω，这时节点数远大于32个。通信波特率较高时，在线路上偏置电阻十分有必要，偏置电阻能够在线路进入空闲状态后把总线上没有数据时的电平拉离0。这样即使线路出现了较小的反射信号，挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来产生误动作。偏置电阻可以平均分配给每一个收发器，也可以在一段总线上只用一对。偏置电阻的加入增加了总线的负载。

RS-485总线组成的网络配置还应考虑噪声容限，接收器的容限至少应大于200mV。一般情况下，希望系统的噪声容限比标准规定的要好。

电缆的分布电容主要存在于双绞线的平行导线之间以及导线和地之间。因总线传输的信号表达方式只有0和1，在信号由0转1的过程中，由于分布电容的影响，使得接收器误认为0，使得网络的性能降低。检修方法有：降低波特率；使用分布电容小的电缆；提高传输线质量。

8.晶闸管故障诊断与维护

（1）导致晶闸管损坏的原因主要有：

1）运行环境潮湿是造成晶闸管击穿的主要原因之一。如某厂商生产的软起动器投运初期，运行环境相对湿度较大，软起动器在运行过程中经常出现晶闸管击穿现象，随着运行环境的改善，故障率明显减少。

2）运行温度过高也是造成晶闸管击穿的一个主要原因。电器元件的使用寿命与温度有着直接关系，当运行的环境温度超过其运行极限温度时，其使用寿命急剧缩短。某厂商提供的供水电动机软起动器，一台要连续运行12h，而软起动器又不带旁路，使晶闸管长时间运行，因不带旁路的220kW电动机的软起动器的发热量大约为1200W，这样如果连续工作12h其损耗能量为14.4kW·h，这就要求不带旁路的软起动器具有良好的通风散热性，如盘柜散热条件不好，就大大减少了晶闸管运行的使用寿命，从而造成晶闸管击穿。

3）晶闸管质量不好也是造成晶闸管击穿的一个原因。晶闸管一旦被击穿后，晶闸管就相当于3个串联的二极管，失去其电子开关特性。如此时起动，电动机将承受很大的起动电流的冲击，严重时将会烧毁电动机。

4）运行时的电路特性。如无有效的短路保护、无有效的过电压保护防止电路尖峰高压、电路电流变化率过大、触发驱动不够。

（2）晶闸管的测试 晶闸管的完整测试较为复杂，且需要专门的仪器。这里仅介绍测量晶闸管好坏的简单方法。检查前应断开晶闸管的所有连线，并记下接线编码以便恢复。首先用万用表分别检查三组反并联晶闸管两端的电阻，若大于10kΩ，则证明晶闸管正常，反之，则管子损坏。然后用万用表电阻挡的正表笔接晶闸管门极，负表笔接阴极，若电阻在5～100Ω之间，则说明晶闸管门极是好的。