變頻器常見共性故障問題和處理維修方法

目前市場上流行的變頻器有一百多個(gè)品牌，很難將所有品牌的變頻器出現(xiàn)的故障都羅列出來，一是做不到，二是也沒必要，因?yàn)樽冾l器的故障是有共性的。在這里為大家總結(jié)這些共性問題，希望對大家有所幫助！建議大家先收藏有空慢慢看！

這是一張比較通用的低壓變頻器的功能框圖，它將變頻器的基本功能都表現(xiàn)在功能框圖上。

變頻器過電流故障

1.變頻器起動過電流跳閘

1)負(fù)載慣性大引起過電流跳閘

因?yàn)樨?fù)載的慣性較大，變頻器的加速時(shí)間設(shè)置的較短，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速跟不上變頻器的輸出頻率，造成△n增大過電流跳閘。

(1)啟動現(xiàn)象。該種跳閘的現(xiàn)象是變頻器的輸出頻率可以上升到額定△n以上，隨后就過電流跳閘。

(2)解決方法。增加變頻器的加速時(shí)間。如下圖所示。

2)負(fù)載重引起過電流跳閘

(1)啟動現(xiàn)象。在啟動時(shí)，當(dāng)變頻器的輸出頻率上升到電動機(jī)的額定△n時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)子有額定轉(zhuǎn)矩TL，如此時(shí)電動機(jī)的負(fù)載重，電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，則

Δn↑→TM↑→I1↑→I1≥IM（跳閘）

式中I1是電動機(jī)的定子電流，IM是變頻器的過電流保護(hù)值。

負(fù)載慣性大和負(fù)載重引起啟動過電流都有一個(gè)輸出頻率從0上升到Δn的過程，這是起動過電流和負(fù)載短路過電流的區(qū)別。

(2)排除方法。設(shè)置低頻轉(zhuǎn)矩提升，如下圖所示。在設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升時(shí)要注意不要修改變頻器的基準(zhǔn)頻率fb。

3)頻率上升到一定值過電流跳閘

(1)過電流現(xiàn)象。因?yàn)樨?fù)載偏心和有降速裝置，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)到偏心造成的附加轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，變頻器的電流也達(dá)到最大值，此時(shí)變頻器的輸出頻率上升到一定值，因電流超過了變頻器過電流值而跳閘。

(2)解決方法。設(shè)置低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，提高起動轉(zhuǎn)矩。

電動機(jī)出現(xiàn)了匝間輕微短路也會在頻率上升到十幾Hz時(shí)過電流跳閘，但這種跳閘因?yàn)椴皇窃谡{(diào)試中發(fā)生，所以比較好區(qū)別。

4)起動過電流跳閘和其他跳閘的區(qū)別

起動過電流跳閘一般發(fā)生在變頻器安裝完畢，初始調(diào)試的過程中。當(dāng)變頻器進(jìn)入日后正常工作狀態(tài)，起動跳閘現(xiàn)象不會再發(fā)生。如果在日后出現(xiàn)了起動過電流跳閘現(xiàn)象，就要格外加以關(guān)注，因?yàn)樨?fù)載短路也會造成起動過電流跳閘，負(fù)載短路會燒變頻器模塊，千萬不能復(fù)位屢試。起動跳閘變頻器的輸出頻率有一個(gè)從0上升到Δn的過程，而負(fù)載短路跳閘起機(jī)就跳，這是區(qū)分起動跳閘和短路跳閘的界線。

2.沖擊性負(fù)載引起過電流跳閘

1)故障原因

負(fù)載不穩(wěn)定，忽大忽小，即沖擊性負(fù)載。當(dāng)負(fù)載大于了變頻器的最大過電流電流值，變頻器過電流跳閘。

2)故障排除

①偶爾過電流跳閘。因?yàn)闆_擊負(fù)載，造成變頻器偶爾過電流跳閘，如果對工作沒有太大影響，可以復(fù)位繼續(xù)應(yīng)用。如果任何跳閘都會對工作造成重大影響，就要考慮更換變頻器。

②變頻器過電流跳閘較頻繁，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速又較低時(shí)，可以考慮增加一級減速器，利用提高轉(zhuǎn)速的方法減小電動機(jī)電流。如果沒法增加減速器，就要考慮更換高一級功率檔次的變頻器。該種跳閘的根源是變頻器的容量選的小，滿足不了沖擊負(fù)載的要求，如下圖所示。

③如果是人工喂料負(fù)載，控制喂料量，減小電動機(jī)的工作電流。如軋鋼機(jī)、提升機(jī)、礦井絞車、攪拌機(jī)、輸送帶等。

3.變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或失控過電流

1)過電流原因

變頻器參數(shù)設(shè)置不合理，如頻率控制特性線的“正向頻率偏置”設(shè)置的較大造成過電流；變頻器PID控制反饋信號丟失，速度突然上升造成過電流；PID參數(shù)設(shè)置不合適，電動機(jī)升速時(shí)造成過電流跳閘；矢量控制中因電動機(jī)參數(shù)預(yù)置或自掃描不正確（變頻器工作中進(jìn)行的自掃描）造成過電流跳閘；矢量控制PI參數(shù)設(shè)置不合適，提速太快引起過電流跳閘；PG編碼器損壞，造成變頻器過電流跳閘等。

2)解決方法

一般參數(shù)設(shè)置不合理過電流跳閘，多發(fā)生在變頻器的初始調(diào)試或修改參數(shù)時(shí)，當(dāng)變頻器進(jìn)入正常工作，這一類跳閘較少發(fā)生。PID或矢量控制，當(dāng)一向工作正常，某日出現(xiàn)過電流跳閘，除了檢查負(fù)載之外，要檢查變頻器的反饋環(huán)節(jié)，傳感器、PG編碼器是否正常，有故障要進(jìn)行更換。

4.負(fù)載不正常造成過電流

1)過電流原因

抱閘系統(tǒng)的松閘抱閘時(shí)間選擇不合適，造成變頻器過電流跳閘；負(fù)載發(fā)生變化，機(jī)械系統(tǒng)卡住，管道堵塞，風(fēng)道突然落塵等造成過電流跳閘。

2)解決方法

抱閘系統(tǒng)過電流跳閘一般在系統(tǒng)投入工作時(shí)就會發(fā)生，是松閘抱閘時(shí)間延遲造成的?？砂措妱訖C(jī)的額定轉(zhuǎn)速差計(jì)算松閘抱閘時(shí)間，也可設(shè)置變頻器的限流參數(shù)，將限流參數(shù)的限流值設(shè)置在允許的范圍內(nèi)。

負(fù)載故障具有突發(fā)性，負(fù)載一向工作是正常的，只是當(dāng)出現(xiàn)了故障才表現(xiàn)為變頻器過電流跳閘。要檢查排除機(jī)械故障，疏通風(fēng)道，更換老化管道等加以解決。

5.外電路短路造成過電流跳閘

1)故障原因

電動機(jī)繞組短路、接線短路、接線端子短路等引起的過電流，是最危險(xiǎn)的一種過電流。過電流的特征是：該過電流不存在Δn的上升時(shí)間，變頻器運(yùn)行就過電流跳閘。

2)過電流物理現(xiàn)象分析

因?yàn)殡妱訖C(jī)已經(jīng)短路，變頻器驅(qū)動的負(fù)載就沒有了電動機(jī)的特性，不存在電動機(jī)的頻率上升時(shí)間，運(yùn)行就過電流。

短路過電流時(shí)電流的陡度di/dt很大，而開關(guān)器件的導(dǎo)通規(guī)律是先一點(diǎn)導(dǎo)通，逐漸向整個(gè)導(dǎo)通面擴(kuò)大（如下圖所示）。因突然很大的短路電流會造成熱量集中，在保護(hù)電路還來不及保護(hù)時(shí)導(dǎo)通點(diǎn)已經(jīng)過熱擊穿損壞。所以負(fù)載短路造成開關(guān)模塊損壞的概率非常高。

3)負(fù)載短路的預(yù)防

電動機(jī)出現(xiàn)短路故障多出現(xiàn)在應(yīng)用時(shí)間較長的老電動機(jī)及工作環(huán)境比較潮濕的場合。電纜短路多出現(xiàn)在經(jīng)常移動的場合，防護(hù)層出現(xiàn)硬傷使絕緣程度下降，進(jìn)水氧化等。接線端子短路多出現(xiàn)在工作環(huán)境惡劣、多金屬粉塵、金屬切削的場合。在這些環(huán)境中要經(jīng)常對強(qiáng)電環(huán)節(jié)進(jìn)行維護(hù)。

因?yàn)樨?fù)載短路具有突發(fā)性，當(dāng)變頻器一向工作良好，突然報(bào)過電流跳閘，要警惕是否負(fù)載短路造成的，不要輕易復(fù)位重試，要查清情況，防止盲目復(fù)位重試損壞變頻器。

6.變頻器內(nèi)部電路器件損壞過電流跳閘

1)驅(qū)動信號畸變造成變頻器輸出過電流跳閘

變頻器的驅(qū)動信號畸變，使輸出脈沖寬度發(fā)生變化，造成輸出電流增大跳閘。其特點(diǎn)為：變頻器過電流跳閘后能復(fù)位，復(fù)位后可重新起動。

該現(xiàn)象多出現(xiàn)在工作時(shí)間較長的舊變頻器，一般是因?yàn)?a target="_blank">驅(qū)動電路中的電解電容失效造成的。解決方法是更換驅(qū)動電路中的電解電容器。

2)模塊損壞過電流

特征為：一上電就跳閘，一般不能復(fù)位。主要原因是模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。電流檢測電路壞變頻器并不過電流，是檢測電路壞出現(xiàn)的誤報(bào)。變頻器內(nèi)部損壞一般不能復(fù)位，這是和外部損壞的根本區(qū)別。

變頻器過載的幾種現(xiàn)象

1.電動機(jī)工作過載

變頻器設(shè)置了電動機(jī)的電子熱繼電器，或?qū)㈦妱訖C(jī)的額定電流預(yù)置到變頻器，當(dāng)機(jī)械負(fù)載過重電動機(jī)過載。此時(shí)變頻器報(bào)過載報(bào)的是電動機(jī)。

電動機(jī)出現(xiàn)了過載跳閘，首先電動機(jī)發(fā)熱，用手觸及電動機(jī)的外殼，明顯發(fā)燙；在變頻器顯示屏上讀取運(yùn)行電流，與電動機(jī)的額定電流進(jìn)行比較，明顯偏大。

電動機(jī)出現(xiàn)負(fù)載過重的原因有：

(1)在人工喂料的負(fù)載系統(tǒng)中，控制喂料量，使電動機(jī)工作在額定狀態(tài)。如攪拌機(jī)、打漿機(jī)、提升機(jī)等。

(2)在非人工喂料的系統(tǒng)中，負(fù)載的大小不可控，負(fù)載加大產(chǎn)生過載跳閘。解決的方法為：如果是電動機(jī)采用降速傳動，并且電動機(jī)的工作速度較低，可考慮適當(dāng)加大減速箱的傳動比，以減輕電動機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。如果傳動比無法加大，則應(yīng)加大電動機(jī)的容量，否則長期過載要燒壞電動機(jī)。如果是變頻器和電動機(jī)的容量選擇相同，電動機(jī)直接傳動，如泥漿泵、風(fēng)機(jī)等，工作中出現(xiàn)過載，是變頻器的電流容量選的小，應(yīng)換為大一級功率檔次的變頻器。

2.變頻器參數(shù)設(shè)置不合理

電動機(jī)的電子熱繼電器電流設(shè)置的小于電動機(jī)的額定電流，電動機(jī)實(shí)際上沒有過載，變頻器達(dá)到了設(shè)定的電流值，變頻器過載跳閘。這種情況可以重新設(shè)置過載電流，將過載電流設(shè)置的高一些（一般設(shè)定電流為電動機(jī)額定電流的105%~110%）。

3.變頻器沒有報(bào)過載，但電動機(jī)過載燒毀

該種現(xiàn)象是變頻器的容量比電動機(jī)的容量選擇的大，而變頻器的過載電流沒有改動，還是原來的默認(rèn)值，當(dāng)電動機(jī)過載時(shí)變頻器不跳閘，時(shí)間一長將電動機(jī)燒毀。

4.負(fù)載異?；蜃冾l器異常引起過載跳閘

(1)三相電壓不平衡過載跳閘。變頻器內(nèi)部開關(guān)電路異常，如斷相、輸出電壓不平衡引起某相的運(yùn)行電流過大，導(dǎo)致過載跳閘。簡單有效的方法是用交流電壓表測量變頻器的三相輸出電壓，以判斷變頻器是否缺相或電壓不平衡。電壓不平衡大部分是變頻器出現(xiàn)了問題。

(2)誤動作。如果電動機(jī)的發(fā)熱量并不大，但變頻器的檢測電流偏大，導(dǎo)致變頻器過載跳閘，是變頻器的檢測電路誤動作。這種情況原則上要進(jìn)行變頻器過載保護(hù)電路的維修。

變頻器接地故障

1.接地漏電流大

變頻器在工作中，由于其輸出電纜的屏蔽層和電動機(jī)的外殼接地，當(dāng)因?yàn)榉植紖?shù)的電抗小出現(xiàn)了接地漏電流，當(dāng)漏電流超過了變頻器的允許值，變頻器報(bào)接地故障。

(1)絕緣不良出現(xiàn)漏電流。變頻器、電纜、電動機(jī)的絕緣不良，絕緣電阻下降造成漏電流上升。下圖是電纜的分布參數(shù)引起的漏電流。

(2)電纜線太長，分布電抗下降，漏電流增加，造成變頻器報(bào)接地故障。

2.實(shí)質(zhì)性的接地故障

電纜對地短路、電動機(jī)繞組對地短路、逆變模塊對地短路，都會造成接地故障，變頻器報(bào)接地。輸出端出現(xiàn)了接地短路故障，嚴(yán)重的用萬用表的電阻檔就可以測出，輕微的用500V絕緣電阻表測量。

欠電壓故障分析

1.斷相分析

1)輸入三相電源缺相。變頻器輸入的為三相380V交流電壓，通過三相整流橋整流，直流母線上得到515V的直流平均電壓。通過濾波電容濾波，在空載時(shí)直流母線電壓可達(dá)到540V左右。變頻器滿載工作時(shí)，直流母線電壓在500V左右。如果有一相斷路或整流半橋的整流二極管壞，電路變?yōu)閱蜗嗾鳎冾l器便發(fā)生缺相故障。缺相時(shí)整流電壓如下圖所示，本來三相整流時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)有6個(gè)小波峰，缺相時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)變?yōu)榱?個(gè)波峰，在波峰之間沒有整流電壓，通過濾波電容放電將其補(bǔ)平?？蛰d時(shí)直流母線電壓很高（可達(dá)500V以上），但負(fù)載時(shí)因?yàn)殡娙轂V波能力有限，直流母線電壓會隨著變頻器輸出頻率的上升，迅速下降。當(dāng)變頻器輸出頻率上升到十幾Hz，變頻器跳欠電壓故障。

2)變頻器整流模塊斷相。如果變頻器內(nèi)部的整流模塊有一個(gè)橋臂損壞，變頻器也會出現(xiàn)斷相故障。在下圖中，如果VD1和VD2損壞，和R相斷相的故障表現(xiàn)是一樣的。所以變頻器報(bào)斷相故障，我們首先要測量三相電源是否斷相，如果電源正常，就要檢查整流模塊。

2.欠電壓分析

欠電壓是指變頻器的直流母線電壓低于了下限電壓值，變頻器報(bào)欠電壓故障。變頻器報(bào)欠電壓也分外電路欠電壓和變頻器內(nèi)部電路損壞欠電壓。

三相電源欠電壓主要是因?yàn)殡妷旱陀谙孪拗担?20V系列低于200V，380V系列低于350V。

變頻器內(nèi)部損壞造成的欠電壓原因有：整流模塊某一路損壞（VD1～VD6），濾波電容容量不足；主回路繼電器SL損壞或不閉合，導(dǎo)致直流母線始終串聯(lián)RL限流電阻，導(dǎo)致直流母線電壓低報(bào)欠電壓。限流電阻斷變頻器直流母線沒電壓，變頻器沒有輸出。再有就是電壓檢測電路發(fā)生故障變頻器出現(xiàn)欠電壓誤報(bào)。

變頻器無論出現(xiàn)斷相還是欠電壓報(bào)警跳閘，首先要檢查三相輸入電壓是否正常，即先區(qū)別是電源問題還是變頻器問題；然后再測量變頻器的直流母線電壓，分析問題出在那一塊電路。測量時(shí)可以分為空載測量和負(fù)載測量，根據(jù)測量值，可作出以下判斷：

①如直流母線電壓空載在500V以上，負(fù)載時(shí)在500V左右，整流濾波電路都沒問題，問題出在檢測電路（誤報(bào)）。可以結(jié)合測量相同功率的變頻器，進(jìn)行比較，判斷變頻器是誤報(bào)還是別的原因。

②如空載正常（電壓在500V以上），負(fù)載時(shí)電壓明顯下降，一直下降到報(bào)警跳閘，是整流模塊損壞，造成內(nèi)部斷相。

③如空載電壓較低，負(fù)載電動機(jī)不轉(zhuǎn)，電壓下降到十幾伏，是主繼電器SL不閉合。

④直流母線無電壓，限流電阻斷。

在大型企業(yè)，當(dāng)有大型電器啟動時(shí)，會造成電壓的瞬時(shí)下降，當(dāng)電壓下降到變頻器的欠電壓保護(hù)值時(shí)，變頻器便報(bào)欠電壓跳閘。遇此情況，可設(shè)置瞬時(shí)停電再啟動。

變頻器的整流模塊、濾波電容、限流電阻RL和主回路繼電器SL等損壞，如有一定的電路維修經(jīng)驗(yàn)，是可以自己維修的，因?yàn)檫@些器件在電路中的作用是獨(dú)立的，和其他器件沒有相關(guān)關(guān)系，把故障器件換掉變頻器就可以正常工作。但整流二極管損壞和變頻器工作過電流有關(guān)系，當(dāng)整流二極管損壞，要檢查一下主電路是否短路。