变频器故障维修知识入门

 

　　1、什么是变频器?

　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

　　2、PWM和PAM的不同点是什么?

　　PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。

 

　　3、电压型与电流型有什么不同?

　　变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。

　　4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变?

　　异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

　　5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加;对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加?

　　频率下降(低速)时，如果输出相同的功率，则电流增加，但在转矩一定的条件下，电流几乎不变。

　　6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样?

　　采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。

　　7、V/f模式是什么意思?

　　频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。

　　8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化?

　　频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f，要使输出电压提高一些，以便获得一定地起动转矩，这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法

　　9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10:1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗?

　　在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz.

　　10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以?

　　通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择

　　11、所谓开环是什么意思?

　　给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。

　　12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办?

　　开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。

　　13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗?

　　具有PG反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。

　　14、失速防止功能是什么意思?

　　如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。

　　15.变频器的散热

　　1)。如果要正确的使用变频器， 必须认真地考虑散热的问题。

　　变频器的故障率随温度升高而成指数的上升，使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器平均使用寿命减半。在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的， 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少。可以用以下公式估算：

　　发热量的近似值= 变频器容量(KW)×55 [W]

　　在这里， 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s) 　如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器， 并且也在柜子里面， 这时发热量会更大一些。电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。　　　　这时可以用估算：变频器容量(KW)×60 [W] 　因为各变频器厂家的硬件都差不多， 所以上式可以针对各品牌的产品。　注意：如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大，因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。

　　2. )怎样降低控制柜内的发热量?

　　当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70%的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开， 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。

　　注意：变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的!

　　3. )关于冷却风扇　一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。

　　4.)其他关于散热的问题

　　a、在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，每1000m降低5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大，所以也要看具体应用。比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。

　　b、开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT， IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容， 就是这个道理。

　　16.关于漏电流的问答　　Q：有那些漏电流的形式?　　A：有 2种：电机电缆对地漏电流和电缆　　　Q：为什么会有漏电流的问题?　　A：不使用变频器时，漏电流一般较小。使用变频器时，因为逆变器的功率模块高速开关，输出电流中有高次谐波的存在。有因为电缆对地、电缆之间存在电感，因此产生了较大的漏电流(可达不用变频器时的10倍)。　　　　Q：漏电流和开关频率有和关系?　　A：开关频率越小，漏电流越小。　　　Q：漏电流和电机功率的关系?　　A：功率越大，漏电流越大。　　　　Q：漏电流和接地的关系?　　A：无直接关系。但接地不好会增加触电的可能性。　　　　Q：漏电流对策有那些?　　A：降低开关频率，是电缆之间，电缆和地的距离增加，增加开关的漏电流设定水平等。　　　　Q：对变频器的漏电流水平可有什么规定? 　　A：现在还没有。

　　17. 目前，变频交流调速已遍布冶金、电力、等各个领域。变频器是利用交流电动机的同步转速随电机电压频率变化而变化的特性而实现电动机调速运行的装置，其中，有几个参数的设定非常重要，将直接影响变频器的合理使用。

　　几个重要参数的设定

　　a、V/f类型的选择 V/f类型的选择包括最高频率、基本频率和转矩类型等。

　　最高频率是变频器-电动机系统可以运行的最高频率。由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电定电压设定。转矩类型指的是负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/f类型图和负载的特点，选择其中的一种类型。我们根据电机的实际情况和实际要求，最高频率设定为83.4Hz，基本频率设定为工频50Hz。负载类型：50Hz以下为恒转矩负载，50~83.4Hz为恒功率负载。

　　b、如何调整启动转矩

　　调整启动转矩是为了改善变频器启动时的低速性能，使电机输出的转矩能满足生产启动的要求。在异步电机变频调速系统中，转矩的控制较复杂。在低频段，由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持V/f为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。可是，漏阻抗的影响不仅与频率有关，还和电机电流的大小有关，准确补偿是很困难的。近年来国外开发了一些能自行补偿的变频器，但所需计算量大，硬件、软件都较复杂，因此一般变频器均由用户进行人工设定补偿。针对我们所使用的变频器，转矩提升量设定为1%~5%之间比较合适。

　　c、如何设定加、减速时间 电机的运行方程式：

　　式中：Tt为电磁转矩;T1为负载转矩 电机加速度dw/dt取决于加速转矩(Tt，T1)，而变频器在启、制动过程中的频率变化率则由用户设定。若电机转动惯量J、电机负载变化按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是按经验选定加、减速时间设定。若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间;若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间;另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启、制动时。我们将加速时间设定为15s，减速时间设定为5s。

　　d、频率跨跳 V/f控制的变频器驱动异步电机时，在某些频率段。

　　电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护使得电机不能正常启动，在电机轻载或转动量较小时更为严重。因此变通变频器均备有频率跨跳功能，用户可以根据系统出现振荡的频率点，在V/f曲线上设置跨跳点及跨跳点宽度。当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统正常运行。

　　e、过负载率设置 该设置用于变频器和电动机过负载保护。

　　当变频器的输出电流大于过负载率设置值和电动机额定电流确定的OL设定值时，变频器则以反时限特性进行过负载保护(OL)，过负载保护动作时变频器停止输出。2.6 电机参数的输入 变频器的参数输入项目中有一些是电机基本参数的输入，如电机的功率、额定电压、额定电流、额定转速、极数等。这些参数的输入非常重要，将直接影响变频器中一些保护功能的正常发挥，一定要根据电机的实际参数正确输入，以确保变频器的正常使用。