变频器安装、调试、故障分析

变频器安装、调试、故障分析

（一）概述

    本文主要介绍了深圳传动之星变频器的安装：包括变频器的安装方式与环境，注意事项；调试：包括变频器的调试步骤与注意事项；以及常见的故障分析，主回路简易测试。公司产品遍布化工、油田、印刷、钢铁、冶金、制造、机械、供水、煤矿、塑料、电力等各领域，公司宗旨：技术领先，质量可靠，服务为上，客户定制。

（二）变频器的安装环境、基本配置、抗干扰

一、变频器的安装

1、变频器的安装环境

（1） 环境温度　－10℃～50℃
    变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃以下。如环境温温度太高且温度变化大时，变频器的绝缘性会大大降低。

（2） 环境湿度　相对湿度不超过90%（无结露）
    必要时，在变频柜箱中增加干燥剂和加热器。

（3）振动和冲击。
    装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。

（4） 电气环境  
1）防止电磁波干扰。       
2）防止输入端过电压。

（5） 其它条件　无阳光直射，无腐蚀性气体及易燃气体，尘埃少，海拔低于1000m等都要考虑。

2、安装方式

（1）墙挂式安装
　　　变频器与周围物体之间的距离应满足下列条件如下图：
　　　两侧大于10cm               上下大于15cm

（2）柜式安装

    A、是目前最好的安装方式，因为可以起到很好的屏蔽作用，同时也能防尘、防潮、防光照等

    B、单台变频器安装应尽量采用柜外冷却方式（环境比较洁净，尘埃少时）；

    C、单台变频器采用柜内冷却方式时，变频柜顶端应安装抽风式冷却风扇，并尽量装在变频器的正上方（便于空气流通）；

　多台变频器安装应尽量并列安装，如必须采用纵向方式安装，应在两台变频器间加装隔板。

　不论用哪种方式，变频器应垂直安装（也是最合理的安装方式）。

二、变频器的接线

1、主电路接线，如下图

（1） 变频器输入（R、S、T），输出（U、V、W）绝对不能接错

（2）将变频器接地端子良好的接地（如果工厂电路是零地共用，那就要考虑单独取地线）
    多台变频器接地，各变频器应分别和大地相连，不允许一台变频器的接地和另一台变频器的接地端连接后再接地。

（3）将变频器的电源输入端子经过漏电保护开关接到电源上（漏电开关，空气开关应选择好的生产厂家）

2、控制电路的接线

（1） 模拟量控制线应使用屏蔽线，屏蔽一端接变频器控制电路的公共端（COM），或接变频器地端（E），另一端悬空。

（2） 开关量控制线允许不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起，绞合线的绞合间距应尽可能小。

三、改善变频器的功率因数

如下图所示：

    为了改善功率因数或安装场所距大容量电源很近时，必须加直流电抗器和交流电抗器。除改善功率因数外，还有以下作用：
（1） 抑制输入中的浪涌电流
（2） 削弱电源电压不平衡所带来的影响

电抗的选用：
（1） 电抗器电压降不大于额定电压的3%。
（2） 当变压器容量大于500KVA或变压器容量超过变频器容量10倍以上时，应配电抗器。

四、变频器的抗干扰

1、 外界对变频器的干扰
    主要来源于电源进线。当电源系统投入其它设备（如电容器）或由于其它设备的运行（如晶闸管等换相设备）时，容易造成电源的畸变，而损坏变频器的开关管。在变频器的输入电路中串入交流电抗器可有效抑制来源于进线的干扰。

2、 变频器对外界的干扰
（1） 干扰信号的传播方式
电路耦合方式
即通过电源网络传播。这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式如下图。

感应耦合方式           
（１）电磁感应方式     这是电流干扰信号的主要传播方式如下图。
（２）静电感应方式     这是电压干扰信号的主要传播方式如下图。

空中幅射方式：即以电磁波的方式向空中幅射，如下图。

（2） 抗干扰措施

A　变频器侧
1.感应方式传播的干扰信号，通过正确的布线和采用屏蔽线来消弱
2.线路传播的干扰信号，可以在线路中串入小电感来消弱
3.辐射传播的干扰信号，通过吸收方法来消弱（无线电抗干扰滤波器）
4.在变频器输出侧和电机间串入滤波电抗器，可以不仅起到抗干扰作用，还可以消弱由于高次谐波引起的附加转矩，改善电动机的运行特性。
5.在变频器的输出侧，绝对不允许用电容器来吸收谐波电流。

B 仪器仪表侧
电源隔离法　仪器电源侧接入隔离变压器
信号隔离法　信号侧用光电耦合器隔离

五、变频器的防雷

    防雷 在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间的雷电侵入，使变频器损坏 。但在实际工作中，特别是电源线架空引入的情况下，单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区，这一问题尤为重要，如果电源是架空进线，在进线处装设变频专用避雷器（选件），或有按规范要求在离变频器20m的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。实践表明，这一方法基本上能够有效解决雷击问题。

六、变频器的制动部件选用。

1．制动单元（选配部件）
    当变频器所驱动的控制设备需要快速制动时，需选用制动单元释放电机制动时回馈至直流母线上的能量。

2．制动电阻的粗略算法
制动电阻值　
                RB＝UD/IB        （IB＝IMN→TB≈TMN）
制动电阻的消耗功率
                PB0＝UD2/RB
制动电阻的容量选择
                PB＝αB ?;PB0
αB──制动电阻容量的修正系数。在一般情况下：
                αB＝０.３～０.５
电动机容量小时取小值，大时取大值

3．制动电阻（选配部件）
不同功率等级变频器的制动电阻选用如下所示。

4．制动单元的构成

（三）变频器的调试、注意事项

    变频器在调试时，应采取的基本步骤有带电源空载测试、带电机空载运行、带负载试运行、与上位机联机统调等；完成这些步骤应注意的问题：

1、在将变频器接通电源前需要检查它的输入、输出端是否符合说明书要求；
2、特别要看是否有新的内容增加，认真阅读注意事项；
3、检查接线是否正确和紧固。 

    一般的变频器均有运行（RUN）、停止（STOP）、编程（PROG）、数据/确认（DATA/ENTER）、增加（UP、▲）、减少（DOWN、▼）、等6个键，不同变频器操作键的定义基本相同。此外有的变频器还有监视（MONTTOR/DISPLAY）、复位（RESET）、寸动（JOG）、移位（SHIFT）等功能键。

一、变频器接通电源试运行（不接电机）

    接上电源后，按运行（RUN）键运行变频器到50HZ，用万用表测量变频器的输出（U V W）相电压应平衡（370V-400V）。按停止键后，再接上电机线。

二、变频器带电机空载运行 

1.设置电机的功率、极数，要综合考虑变频器的工作电流。
2.设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。
3.将变频器设置为自带的键盘操作模式，按寸动键、运行键、停止键，观察电机是否反转，是否能正常地启动、停止。
4.熟悉变频器运行发生故障时的保护代码，观察热保护继电器的出厂值，观察过载保护的设定值，需要时可以修改。                                                     

三、带载试运行

    1.手动操作变频器面板的运行停止键，观察电机运行停止过程及变频器的显示窗，看是否有异常现象。如果有现象，相应的改变预定参数后再运行。

    2.如果启动.停止电机过程中变频器出现过流保护动作，应重新设定加速、减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩，而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化，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先按经验选定加、减速时间进行设定，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。

    3.如果变频器在限定的时间内仍然保护，应改变启动/停止的运行曲线，从直线改为S形、U形线或反S形、反U形线。电机负载惯性较大时，应该采用更长的启动停止时间，并且根据其负载特性设置运行曲线类型。

    4.如果变频器仍然存在运行故障，应尝试增加最大电流的保护值，但是不能取消保护，应留有至少10%-20%的保护余量。

    5.如果变频器运行故障还是发生，应更换更大一级功率的变频器。

    6.如果变频器带动电机在启动过程中达不到预设速度，可能有两种情况：

   （1）系统发生机电共振，可以从电机运转的声音进行判断。采用设置频率跳跃值的方法，可以避开共振点。一般变频器能设定三级跳跃点。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，在电机轻载或转动惯量较小时更为严重。普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宽度。当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。

   （2）电机的转矩输出能力不够，不同品牌的变频器出厂参数设置不同，在相同的条件下，带载能力不同，也可能因变频器控制方法不同，造成电机的带载能力不同；或因系统的输出效率不同，造成带载能力会有所差异。对于这种情况，可以增加转矩提升量的值。如果达不到，可用手动转矩提升功能，不要设定过大，电机这时的温升会增加。如果仍然不行，应改用新的控制方法，比如日立变频器采用V/f比值恒定的方法，启动达不到要求时，改用无速度传感器空间矢量控制方法，它具有更大的转矩输出能力。对于风机和泵类负载，应减少降转矩的曲线值。

四、变频器与上位机相连进行系统调试

    在手动的基本设定完成后，如果系统中有上位机，将变频器的控制线直接与上位机控制线相连，要考虑并将变频器的操作模式改为端子控制。根据上位机系统的需要，调定变频器接收频率信号端子的量程0-5V或0-10V，以及变频器对模拟频率信号采样的响应速度。如果需要另外的监视表头，应选择模拟输出的监视量，并调整变频器输出监视量端子的量程。

    在调试时可能会遇到这种情况，如上位机给出信号后，变频器不执行。因为有的上位机只接受交流信号，不接受直流信号，而变频器的控制信号大多是直流信号，这时可以考虑外加继电器。

（四） 保养和维护

    由于变频器使用环境的变化，如温度、湿度、烟雾等的影响，以及变频器内部元器件的老化等因素，可能会导致变频器发生各种故障。因此，在存贮、使用过程中必须对变频器进行日常检查，并进行定期保养维护。

一、 日常维护

    在变频器正常开启时，请确认如下事项：
1、电机是否有异常声音及振动。 
2、变频器及电机是否发热异常，环境温度是否过高。
3、负载电流表是否与往常值一样。
4、变频器的冷却风扇是否正常运转。

二、定期维护

    变频器定期保养检查时，一定要切断电源，待监视器无显示及主电路电源指示灯熄灭后，才能进行检查。检查内容如表所示。

四、故障检测

OH：机器过热
    过热是平时会碰到的一个故障。当遇到这种情况时，首先会想到散热风扇是否运转，风扇是否堵转，周围环境温度是否过高，变频器通风不良，温度检测电路故障。 

POFF：欠电压
    输入电源是否缺相，输入电源接线端子松动，输入电源电压波动大。检查整流是否有问题，直流电压是否低于380V 

OU、：过压
    我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如减速时间过短，由于再生负载而导致的过压（加制动单元），然后我们可以看一下输入侧电压是否有问题，最后我们可以看一下电压检测电路是否出现了故障，一般的电压检测电路的电压采样点，都是中间直流回路的电压。

OCU、OCS：过电流
    这可能是变频器里面最常见的故障了。我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如电流限制，加速时间过短都有可能导致过电流的产生。然后我们就必须判断是否电流检测电路出问题了，如霍尔传感器，霍尔线故障。变频器输出侧是否短路。

OL：过载
    加速时间太短，电机负载太重，电机有卡死现象。

HE：电流传感器故障
    霍尔线没有接好，传感器损坏，电流检测电路有故障。

OCU1：硬件保护
    这是最常见的故障。变频器三相输出UVW相有短路现象，外部用电设备干扰，IGBT，IPM模块损坏。