变频器工程应用中的故障实例分析

交流变频调速以其节能显著、保护完善、控制性能好、过载能力强、使用维护方便等特点，迅速发展起来，已成为电动机调速的主潮流。如何结合生产工艺要求正确使用变频器并使其充分发挥效益，已成人们关注的焦点。现结合工程应用中的故障实例，对变频器在应用中普遍存在的问题进行分析。

1.电动机引起的故障

某台变频水泵，当变频器输出频率达到16 Hz 时，变频器就出现过流跳闸现象。因为变频器驱动的是水泵电动机，水泵类负载的转矩与转速的平方成正比，不会在启动过程的某频率出现过载情况，变频器过流肯定另有原因。断开电动机，空载运行正常（该变频器可以空载运行），再接入电动机，仍然在16 Hz 左右出现过流跳闸。换一台电动机，运行正常，说明过流是电动机故障。

案例处理： 拆解电动机，发现电动机绕组有短路现象。原来变频器的输出频率上升时，电压也在上升，当电压上升到匝间击穿电压时，变频器就出现过流跳闸现象。

2.使用条件造成的故障

一家油田某采区所用的九台变频器在短期内烧毁三台，故障都是变频器控制板上的变压器烧毁，导致主板等部件损坏。据了解，该地区电网电压有时高达480 V，远超过手册中规定的+10％的电压上限，使绝缘裕度较小的控制变压器烧毁，这是一个变频器用于严重过压条件下而损坏的典型事例。

因此，使用变频器时，应对使用现场的电网质量、环境温度、粉尘、干扰等条件认真调查，外部条件不能满足要求时应采取有效措施加以解决。

3.操作不当引起的故障

一般情况下，不能用电源侧接触器KM1 的触头来控制变频器的运行和停止，应该使用控制面板上的操作键或接线端子上的控制信号对电动机的启动和制动进行控制，只有在故障的情况下，不得已才通过接触器直接切断电源。实际应用中，有许多控制方案设有电源侧接触器，图6.11 所示为实现工频和变频运行的控制方案。

图6.11　实现工频和变频运行的控制方案

由图6.11 可知，该方案电动机正常启动过程是： 按SB1、KM2 通电，其常开触点闭合，使KM1 通电并实现自锁，变频器通电，然后再通过操作变频器启动电动机。

停车时应先通过变频器操作使电动机停止，再按SP、KM1、KM2 断电，切断变频器电源。但在实际操作过程中，若在外控模式下控制线没有断开，按下SB1 电动机很有可能直接启动。停车时若直接按SP，电动机将自由停车。这种由接触器KM 的触头来直接控制变频器运行和停止的控制方式，当电压型交-直-交变频器通电时，主电路将产生较大充电电流，频繁重复通断电，将产生热积累效应，引起元件的热疲劳，缩短设备寿命。因此，上述方案若用于频繁启动的设备，很容易引起故障跳闸，是不允许的。

4.避免故障应注意的问题

1）电动机的过载保护

部分“专业”人员认为，变频器内部的过载保护只是为保护其自身而设，对电动机过载保护不适用，为了保护电动机，必须另设热继电器。所以在实际应用中，各种变频调速控制方案在电路的不同位置设置了热继电器，在变频器的输出端与电动机的输入端之间更为常见，以完成所控单台电动机的过负荷保护，这显然又是一种误解。(www.xing528.com)

若在变频器的输出端与电动机的输入端之间设置热继电器，在变频运行过程中，一旦热继电器动作，通过控制电路可及时断开变频器的电源，但此时变频器内部的泵升电压限制电路已关闭，而其输出端仍与电动机的输入端相连，电动机不能实现发电制动还在高速运转，在电动机剩磁的作用下所产生的感应电动势很有可能损害逆变模块。对于一台变频器控制一台标准四极电动机的控制方案而言，使用变频器电子热过载继电器保护电动机过载，无疑要优于外加热继电器。通常，考虑到变频器与电动机的匹配，电子热过载继电器可在50％～105％额定电流范围内选择设定。

只有在下列情况时，才用常规热继电器代替电子热继电器：

（1）所用电动机不是四极电动机；

（2）使用特殊电动机（非标准通用电动机）；

（3）一台变频器控制多台电动机；

（4）电动机频繁启动。

但是，如果用户有丰富的运行经验时，仍建议通过电子热继电器的合理设定（引入校正系数）来完成单台电动机变频调速的过载保护。

2）变频器与电动机间不宜装设接触器

装设于变频器和电动机间的接触器在电动机运行时通断，将产生操作过电压，对变频器造成损害，因此，用户手册要求原则上不要在变频器与电动机之间装设接触器。但是，当变频器用于下列情况时，仍有必要设置：

（1）当节能控制的变频调速系统常工作于额定转速，为实现经济运行需切除变频器时；

（2）参与重要工艺流程，不能长时间停运，需切换备用控制系统以提高系统可靠性时；

（3）一台变频器控制多台电动机（包括互为备用的电动机）时；

（4）变频器输出侧设置电磁机构时，应避免接触器在变频器有输出时动作，任何时候严禁将电源接入变频器输出端。

目前，有些用户为了方便测试负荷电缆和电动机绝缘，在变频器输出侧设置自动空气开关，用以在测试时切除变频器，该法弊大于利。由于变频器输出电缆（线）要求选用屏蔽电缆或穿管敷设，缆线故障概率很小。通常情况下测量电动机及电缆绝缘时，可选用铅丝或软铜线将变频器输入、输出、直流电抗器和制动单元连接端子可靠短接后进行测试，仅在需要测量电缆相间绝缘时拆线检测，确无必要增加投资，否则还要采取可靠措施，防止在运行中误操作。