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瑞士ABB變頻器跳閘的幾個(gè)原因
一、過(guò)載跳閘(OL)
過(guò)載跳閘的保護(hù)特點(diǎn)
1.OL跳閘的保護(hù)對(duì)象
OL是電動(dòng)機(jī)過(guò)載的代碼,其保護(hù)對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。在大多數(shù)情況下,檢測(cè)點(diǎn)是在變頻器的輸出電路里。
2.電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)的特點(diǎn)?
(1)電流大小
顧名思義,電動(dòng)機(jī)過(guò)載的標(biāo)志,是變頻器的輸出電流超過(guò)了電動(dòng)機(jī)的額定電流。但還沒(méi)有超過(guò)變頻器的額定電流,就是說(shuō),是在變頻器的允許范圍內(nèi)。
(2)保護(hù)時(shí)間
按反時(shí)限規(guī)律。就是說(shuō),過(guò)載越多,保護(hù)的時(shí)間越短。有的變頻器規(guī)定:當(dāng)IM=125%IMN時(shí),4min后跳閘;而當(dāng)IM=165%IMN時(shí),1min后就跳閘。
過(guò)載跳閘的可能原因
1.負(fù)載過(guò)重
電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載太重,或者說(shuō),生產(chǎn)機(jī)械的阻轉(zhuǎn)矩超過(guò)了電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。
這是真正意義上的過(guò)載,也是常見(jiàn)的過(guò)載現(xiàn)象,因此,當(dāng)變頻器的跳閘代碼顯示為‘OL’時(shí),首先應(yīng)該檢查的就是負(fù)載的輕重。
2.使用不當(dāng)?shù)倪^(guò)載
例如,把工作頻率提高到超過(guò)了電動(dòng)機(jī)的額定頻率,而電動(dòng)機(jī)在額定頻率以上運(yùn)行時(shí),將進(jìn)入恒功率工作區(qū),其有效轉(zhuǎn)矩隨頻率的上升而減小,當(dāng)有效轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí),電動(dòng)機(jī)即過(guò)載。
3.功能預(yù)置不當(dāng)?shù)倪^(guò)載
例如,某生產(chǎn)機(jī)械處于輕載狀態(tài),工作頻率很低,而轉(zhuǎn)矩提升量(U/f比)預(yù)置過(guò)大,導(dǎo)致低頻運(yùn)行時(shí)因磁路飽和而“過(guò)載”。
4.電動(dòng)機(jī)側(cè)電壓過(guò)低
(1)線路壓降太大
因?yàn)樵诘皖l運(yùn)行時(shí),變頻器的輸出電壓本就較低,如果電動(dòng)機(jī)和變頻器之間的距離較大,而連接線的線徑又較細(xì)的話,線路壓降將可能引起電動(dòng)機(jī)側(cè)的電壓不足。
(2)轉(zhuǎn)矩提升不足
在U/f控制方式下,變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)的輸出電壓取決于轉(zhuǎn)矩提升量。當(dāng)轉(zhuǎn)矩提升量較小時(shí),將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)所得電壓不足。
過(guò)載跳閘的相關(guān)代碼
1.代碼DEV
含義是轉(zhuǎn)差太大。異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差的大小直接反映了負(fù)載的輕重。所以,當(dāng)變頻器發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)差太大時(shí),將跳閘。
2.代碼VAE
含義是變頻器的容量選擇不當(dāng)。許多用戶(hù)都按照變頻器說(shuō)明書(shū)中的‘配用電動(dòng)機(jī)容量’來(lái)選擇變頻器的。其實(shí),這只是對(duì)于連續(xù)不變負(fù)載才是正確的。而大多數(shù)負(fù)載都是變動(dòng)負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載,電動(dòng)機(jī)是允許短時(shí)間過(guò)載的。對(duì)于這類(lèi)負(fù)載,在選擇變頻器時(shí),應(yīng)適當(dāng)加大變頻器的容量。
3.代碼LF
含義是變頻器的三相輸出電流不平衡。
一方面,電動(dòng)機(jī)的三相電流不平衡時(shí),說(shuō)明變頻器的輸出電路里必存在問(wèn)題,應(yīng)該進(jìn)行保護(hù)。所以,有的變頻器設(shè)置了三相電流不平衡的保護(hù)。
4.代碼JC
含義是電流采樣故障。例如,某變頻器,實(shí)測(cè)輸出電流為4,而顯示屏上顯示的卻是88.6A,說(shuō)明變頻器內(nèi)部的電流采樣電路發(fā)生了故障。
5.代碼SP
含義是變頻器的輸出缺相。
當(dāng)變頻器的輸出缺相時(shí),電動(dòng)機(jī)處于單相運(yùn)行狀態(tài),電流必大,變頻器將立即進(jìn)行保護(hù)。
6.代碼GF
含義是變頻器輸出側(cè)接地。
變頻器具有檢測(cè)輸出端子對(duì)地電流的功能,如果測(cè)出的對(duì)地電流超過(guò)變頻器額定電流的50%時(shí),就認(rèn)為變頻器的輸出側(cè)已經(jīng)接地。這有兩種情況:或者是電動(dòng)機(jī)內(nèi)部絕緣破損;或者是輸電線路的絕緣破損。
二、過(guò)電流跳閘(OC)
過(guò)電流跳閘的保護(hù)特點(diǎn)
1.過(guò)電流的保護(hù)對(duì)象
在變頻調(diào)速系統(tǒng)里,存在著兩個(gè)設(shè)備:變頻器和電動(dòng)機(jī)。兩者對(duì)過(guò)電流的耐受程度是不一樣的。生產(chǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)人員在決定電動(dòng)機(jī)容量時(shí),根據(jù)的是發(fā)熱原則。就是說(shuō),只要電動(dòng)機(jī)的溫升不超過(guò)允許值,短時(shí)間的過(guò)載是允許的,而變頻器則不允許。所以在進(jìn)行保護(hù)時(shí),需要分開(kāi)考慮。
為此,變頻器另行設(shè)置了過(guò)電流保護(hù)功能,其保護(hù)對(duì)象是變頻器,確切地說(shuō),是保護(hù)變頻器內(nèi)的逆變器件。通常,當(dāng)輸出電流超過(guò)了變頻器額定電流的200%時(shí),變頻器就進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。
2.過(guò)電流的檢測(cè)
因?yàn)楸Wo(hù)對(duì)象是逆變器件,所以,過(guò)電流的時(shí)間不允許拖延,必須迅速地進(jìn)行保護(hù)。通常,過(guò)電流信號(hào)是通過(guò)逆變器件的管壓降而得到的。以IGBT為例,正常運(yùn)行時(shí),管壓降一般在3V以下。如管壓降超過(guò)7V,就認(rèn)為是過(guò)電流了。因?yàn)檫^(guò)電流很容易損壞逆變器件,所以,在大多數(shù)情況下,過(guò)電流是由驅(qū)動(dòng)電路直接進(jìn)行保護(hù)的。
運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)電流
部分變頻器在過(guò)電流跳閘后都只籠統(tǒng)地顯示“OC”代碼。也有的變頻器把“OC”作為“運(yùn)行中過(guò)電流”的代碼,針對(duì)其他不同的原因有不同的代碼,舉例如下:
1.代碼OCN
含義是運(yùn)行中過(guò)電流。舉兩個(gè)實(shí)例:
(1)負(fù)載卡住
生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中,某個(gè)部位被突然卡住,電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流可達(dá)額定電流的4~7倍,大大超過(guò)了變頻器的允許值,變頻器將立即進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。
(2)有沖擊負(fù)載
有的生產(chǎn)機(jī)械是通過(guò)電磁離合器來(lái)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后首先是空載運(yùn)行,并不帶動(dòng)負(fù)載,只有當(dāng)電磁離合器吸合后,生產(chǎn)機(jī)械才開(kāi)始運(yùn)行,
當(dāng)電磁離合器吸合的瞬間,將產(chǎn)生沖擊電流,有可能使變頻器因過(guò)電流而跳閘。
2.代碼GF
含義是變頻器的輸出側(cè)短路,可能的原因有:
(1)輸出線短路
變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的電纜的相間絕緣或?qū)Φ亟^緣破損,尤其是當(dāng)變頻器的輸出電纜處于可移動(dòng)狀態(tài)時(shí),這種情況比較常見(jiàn)。
(2)電動(dòng)機(jī)短路
電動(dòng)機(jī)如因過(guò)載而‘燒壞’時(shí),相間絕緣將炭化,造成相間短路。
3.代碼SC
含義是同一橋臂的上、下兩個(gè)IGBT直通。
例如,環(huán)境溫度太高,IGBT的關(guān)斷時(shí)間將延長(zhǎng),導(dǎo)致上、下兩管的‘直通’。
加、減速過(guò)程中的過(guò)電流
1.代碼OCA
含義是加速過(guò)程中過(guò)電流,這是加速時(shí)間預(yù)置過(guò)短引起的。
2.代碼OCD
含義是減速過(guò)程中的過(guò)電流,是減速時(shí)間預(yù)置過(guò)短的結(jié)果。
3.代碼OPE
含義是PID功能預(yù)置不當(dāng)引起的過(guò)電流。
4.代碼OCB
含義是直流制動(dòng)過(guò)程中的過(guò)電流。
5.代碼OCS
含義是電流采樣故障導(dǎo)致的過(guò)電流。
器件故障引起的過(guò)電流
1.電流為0的‘過(guò)電流’
(1)IGBT開(kāi)路
如果IGBT已經(jīng)因損壞而開(kāi)路,已經(jīng)沒(méi)有電流了,但集電極始終處于高電位狀態(tài),驅(qū)動(dòng)模塊就檢測(cè)到“過(guò)電流”信號(hào)。
(2)驅(qū)動(dòng)模塊無(wú)輸出
如果驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)生了故障,沒(méi)有了輸出信號(hào),IGBT就始終處于截止?fàn)顟B(tài),也沒(méi)有電流了,集電極處于高電位狀態(tài),CPU也將得到“過(guò)電流”信號(hào)。
2.檢測(cè)點(diǎn)斷線
有時(shí),過(guò)電流的檢測(cè)線或因插件接觸不良,或傳輸線本身因受機(jī)械損傷而斷線,則不論IGBT是否有電流通過(guò),CPU也可能因此而得到“過(guò)電流”。
三、過(guò)電壓(OV)的跳閘原因
國(guó)產(chǎn)變頻器的進(jìn)線電壓一律是380V,直流電壓上限值通常定為700V或720V;進(jìn)口變頻器因?yàn)檫M(jìn)線電壓的上限值較高,所以,直流電壓的上限值常定為800V。
電源側(cè)的過(guò)電壓原因
1.電源電壓過(guò)高
例如,企業(yè)變電所的容量偏低,白天負(fù)載較重,把變壓器的二次電壓調(diào)到高擋。一到晚上,電壓就偏高了。
2.電源側(cè)有沖擊電壓
一是在打雷時(shí),常常使變頻器過(guò)電壓跳閘;
二是車(chē)間變電室為了提高功率因數(shù),需要配置電力電容器,當(dāng)電容器合上時(shí),變頻器也會(huì)因過(guò)電壓而跳閘。
運(yùn)行中的過(guò)電壓
1.拖動(dòng)系統(tǒng)釋放位能
主要發(fā)生在起重機(jī)械放下重物時(shí),電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),如果制動(dòng)電阻值太大,制動(dòng)電流和制動(dòng)力太小,重物下降速度太快,將可能導(dǎo)致過(guò)電壓跳閘。
2.突然失載
例如生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中,皮帶突然斷裂,動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩突然加大,將產(chǎn)生很大的加速度,使電動(dòng)機(jī)處于再生狀態(tài),導(dǎo)致過(guò)電壓跳閘。
減速過(guò)程中的過(guò)電壓
1.減速時(shí)間太短
頻率下降時(shí),電動(dòng)機(jī)將處于發(fā)電狀態(tài)。減速時(shí)間預(yù)置太短,電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速下降太快,發(fā)電量較大,容易導(dǎo)致過(guò)電壓跳閘。
2.制動(dòng)電路的原因
制動(dòng)電路包括制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元,當(dāng)直流電壓偏高時(shí),用于放電。
(1)制動(dòng)電阻值太大
有的設(shè)備慣性很大,處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí),發(fā)電量較大,如制動(dòng)電阻大,則放電電流小,將因來(lái)不及放電而過(guò)電壓。
有時(shí),制動(dòng)電阻的連接線在接線處接觸不良,也會(huì)導(dǎo)致同樣后果。
(2)制動(dòng)電阻損壞
因?yàn)橹苿?dòng)電阻是個(gè)發(fā)熱體,所以較易損壞。而一旦損壞,將不能放電,減速時(shí)極易因過(guò)電壓而跳閘。
(3)制動(dòng)單元損壞
制動(dòng)單元損壞后,也同樣不能放電,容易因過(guò)電壓而跳閘。
采樣故障引起的過(guò)電壓
如果實(shí)際測(cè)量所得的電壓值是正常的,而顯示屏顯示的數(shù)據(jù)很大,則說(shuō)明電壓采樣電路發(fā)生了故障。
四、欠電壓(LV)的跳閘原因
電源側(cè)的欠電壓原因
1.電源電壓不足
主要是電源變壓器的容量不夠大,負(fù)載一重,就容易發(fā)生因欠電壓而跳閘。
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)線電壓的下限值是380×0.9=342V,變頻器是在直流電路里進(jìn)行電壓采樣的。則342V時(shí)的直流平均電壓是342×1.35=462V。但實(shí)際變頻器里的下限直流電壓常定為380V。這是因?yàn)榍冯妷簳r(shí),不會(huì)損壞主電路的器件。所以,只要電動(dòng)機(jī)的電流在允許范圍內(nèi),拖動(dòng)系統(tǒng)又能正常運(yùn)行,就可以不跳閘。
2.進(jìn)線的輸入端子松動(dòng)
當(dāng)電源進(jìn)線的接線端子松動(dòng)時(shí),接線端子處的接觸電阻增大,電壓降也增大,實(shí)際輸入到變頻器的電壓就降低了,也可能引起欠電壓。
3.電源側(cè)缺相
電源側(cè)缺相后,變頻器進(jìn)線處的三相全波整流變成了單相全波整流了,整流后的平均電壓只有進(jìn)線電壓的0.9倍,即使電源電壓為上限值,整流后的平均電壓也只有:
UD=0.9US=380×0.9=378V
所以,也會(huì)導(dǎo)致欠電壓跳閘。
整流濾波電路引起的欠電壓
1.整流管損壞
三相全波整流橋中,如果有一個(gè)整流管損壞,整流后的平均電壓將下降,導(dǎo)致欠電壓跳閘。
2.限流電路故障
限流電路包括限流電阻和短路接觸器(或晶閘管)。如限流電阻損壞,則濾波電容器不能充電,導(dǎo)致欠電壓;此外,如短路接觸器損壞,則限流電阻也必?fù)p壞,終也導(dǎo)致欠電壓。
3.濾波電容器老化
濾波電容器老化的結(jié)果,是電容量減小。如電容量低于標(biāo)稱(chēng)容量的85%,直流電壓將低于正常值。
4.熔斷器已斷
許多變頻器的直流電路里裝有熔斷器,如果熔斷器已經(jīng)熔斷或接觸不良,也必然導(dǎo)致欠電壓跳閘。
五、過(guò)熱(OH)的跳閘原因
發(fā)熱方面的原因
1.環(huán)境溫度太高
環(huán)境溫度過(guò)高時(shí),即使變頻器的輸出電流并未過(guò)載,逆變模塊的溫度也可能因超過(guò)允許值而跳閘。
2.運(yùn)行中的過(guò)熱
(1)變頻器輕微過(guò)載
變頻器輕微過(guò)載時(shí),不會(huì)引起過(guò)電流跳閘,但時(shí)間長(zhǎng)了,如散熱又不很通暢的話,也可能導(dǎo)致過(guò)熱跳閘。
有的變頻器對(duì)整流模塊的過(guò)熱和逆變模塊的過(guò)熱是分開(kāi)處理的。
(2)載波頻率高??
載波頻率高,IGBT的開(kāi)關(guān)次數(shù)多,開(kāi)關(guān)損耗大,模塊的溫度容易升高,即使電流未超過(guò)額定電流,也可能引起逆變模塊的過(guò)熱。
(3)IGBT的驅(qū)動(dòng)不足
如果IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓不足,容易使IGBT因進(jìn)入放大狀態(tài)而過(guò)熱。
散熱方面的原因
1.風(fēng)扇方面
主要原因有:
(1)濾網(wǎng)堵塞
變頻器的風(fēng)扇上面裝有濾網(wǎng),目的是防止異物進(jìn)入。在灰塵較大的車(chē)間里,變頻器風(fēng)扇上的濾網(wǎng)常常被灰塵堵塞,需要經(jīng)常清理。
(2)風(fēng)扇損壞
小容量變頻器所配置的風(fēng)扇,使用壽命較短,容易損壞。當(dāng)聽(tīng)到風(fēng)扇在運(yùn)行中的響聲較大時(shí),就應(yīng)該更換。
(3)風(fēng)扇電路故障
風(fēng)扇的控制電路發(fā)生故障,也是常有的事。所以,當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇不轉(zhuǎn)時(shí),須判別是風(fēng)扇本身的問(wèn)題呢,還是控制電路的問(wèn)題。
2.散熱板方面
整流模塊和逆變模塊都是裝在散熱板上面的,散熱板的背面有許多散熱槽。散熱槽也很容易被灰塵堵塞,導(dǎo)致模塊過(guò)熱。
3.?控制柜通風(fēng)不暢
多數(shù)變頻器是裝在控制柜里的,控制柜也存在著通風(fēng)是否良好的問(wèn)題。
六、控制電路的故障跳閘
外部輸入電路的故障
1.模擬量輸入電路
(1)代碼LOV
含義是電壓信號(hào)輸入電路發(fā)生了故障。在大多數(shù)情況下,外部的電壓信號(hào)都是通過(guò)電位器輸入的,在調(diào)速比較頻繁的機(jī)器上,電位器的滑動(dòng)觸點(diǎn)很容易接觸不良。
(2)代碼LOI
含義是電流信號(hào)輸入電路發(fā)生了故障。
電流信號(hào)常常是從傳感器傳輸過(guò)來(lái)的,距離比較遠(yuǎn),線又比較細(xì),容易因斷線而發(fā)生故障,也有時(shí)是傳感器本身的問(wèn)題。
2.代碼EXT
含義是開(kāi)關(guān)量輸入電路發(fā)生故障。如果其他的輸入信號(hào)都能起作用,只有一個(gè)不起作用,問(wèn)題一定在不起作用那一路的輸入電路中;如果所有的輸入信號(hào)都不起作用的話,就需要檢查變頻器上的24V端子和10V端子是否正常。
七、其他常見(jiàn)故障
1.代碼DE
采用有反饋矢量控制方式時(shí),因?yàn)榫幋a器是安裝在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上的,而輸出線要接到變頻器上,中間距離往往較長(zhǎng),且線徑又小,所以容易斷線,或連接線接觸不良,編碼器發(fā)生故障后,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行很不穩(wěn)定,甚至反轉(zhuǎn)。
2.顯示屏損壞
這是不需要代碼的,反正顯示屏不顯示了。特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)能夠運(yùn)行,但顯示屏卻是黑屏,不得不更換。
3.代碼CCF
含義是鍵盤(pán)出錯(cuò)。有關(guān)資料說(shuō)明,在開(kāi)機(jī)5s內(nèi),如CPU仍得不到鍵盤(pán)的信息,就認(rèn)為鍵盤(pán)電路發(fā)生了故障。
3.接插件接觸不良
變頻器的控制板上,有許多接插件,這些接插件時(shí)有松動(dòng),必須經(jīng)常檢查。
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