變頻器安裝、調試、故障分析

（一）概述

    本文主要介紹了深圳傳動之星變頻器的安裝：包括變頻器的安裝方式與環境，注意事項；調試：包括變頻器的調試步驟與注意事項；以及常見的故障分析，主回路簡易測試。公司產品遍布化工、油田、印刷、鋼鐵、冶金、制造、機械、供水、煤礦、塑料、電力等各領域，公司宗旨：技術領先，質量可靠，服務為上，客戶定制。

（二）變頻器的安裝環境、基本配置、抗干擾

一、變頻器的安裝

1、變頻器的安裝環境

（1） 環境溫度　－10℃～50℃
    變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。如環境溫溫度太高且溫度變化大時，變頻器的絕緣性會大大降低。

（2） 環境濕度　相對濕度不超過90%（無結露）
    必要時，在變頻柜箱中增加干燥劑和加熱器。

（3）振動和沖擊。
    裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。

（4） 電氣環境  
1）防止電磁波干擾。       
2）防止輸入端過電壓。

（5） 其它條件　無陽光直射，無腐蝕性氣體及易燃氣體，塵埃少，海拔低于1000m等都要考慮。

2、安裝方式

（1）墻掛式安裝
　　　變頻器與周圍物體之間的距離應滿足下列條件如下圖：
　　　兩側大于10cm               上下大于15cm

（2）柜式安裝

    A、是目前最好的安裝方式，因為可以起到很好的屏蔽作用，同時也能防塵、防潮、防光照等

    B、單臺變頻器安裝應盡量采用柜外冷卻方式（環境比較潔凈，塵埃少時）；

    C、單臺變頻器采用柜內冷卻方式時，變頻柜頂端應安裝抽風式冷卻風扇，并盡量裝在變頻器的正上方（便于空氣流通）；

　多臺變頻器安裝應盡量并列安裝，如必須采用縱向方式安裝，應在兩臺變頻器間加裝隔板。

　不論用哪種方式，變頻器應垂直安裝（也是最合理的安裝方式）。

二、變頻器的接線

1、主電路接線，如下圖

（1） 變頻器輸入（R、S、T），輸出（U、V、W）絕對不能接錯

（2）將變頻器接地端子良好的接地（如果工廠電路是零地共用，那就要考慮單獨取地線）
    多臺變頻器接地，各變頻器應分別和大地相連，不允許一臺變頻器的接地和另一臺變頻器的接地端連接后再接地。

（3）將變頻器的電源輸入端子經過漏電保護開關接到電源上（漏電開關，空氣開關應選擇好的生產廠家）

2、控制電路的接線

（1） 模擬量控制線應使用屏蔽線，屏蔽一端接變頻器控制電路的公共端（COM），或接變頻器地端（E），另一端懸空。

（2） 開關量控制線允許不使用屏蔽線，但同一信號的兩根線必須互相絞在一起，絞合線的絞合間距應盡可能小。

三、改善變頻器的功率因數

如下圖所示：

    為了改善功率因數或安裝場所距大容量電源很近時，必須加直流電抗器和交流電抗器。除改善功率因數外，還有以下作用：
（1） 抑制輸入中的浪涌電流
（2） 削弱電源電壓不平衡所帶來的影響

電抗的選用：
（1） 電抗器電壓降不大于額定電壓的3%。
（2） 當變壓器容量大于500KVA或變壓器容量超過變頻器容量10倍以上時，應配電抗器。

四、變頻器的抗干擾

1、 外界對變頻器的干擾
    主要來源于電源進線。當電源系統投入其它設備（如電容器）或由于其它設備的運行（如晶閘管等換相設備）時，容易造成電源的畸變，而損壞變頻器的開關管。在變頻器的輸入電路中串入交流電抗器可有效抑制來源于進線的干擾。

2、 變頻器對外界的干擾
（1） 干擾信號的傳播方式
電路耦合方式
即通過電源網絡傳播。這是變頻器輸入電流干擾信號的主要傳播方式如下圖。

感應耦合方式           
（１）電磁感應方式     這是電流干擾信號的主要傳播方式如下圖。
（２）靜電感應方式     這是電壓干擾信號的主要傳播方式如下圖。

空中幅射方式：即以電磁波的方式向空中幅射，如下圖。

（2） 抗干擾措施

A　變頻器側
1.感應方式傳播的干擾信號，通過正確的布線和采用屏蔽線來消弱
2.線路傳播的干擾信號，可以在線路中串入小電感來消弱
3.輻射傳播的干擾信號，通過吸收方法來消弱（無線電抗干擾濾波器）
4.在變頻器輸出側和電機間串入濾波電抗器，可以不僅起到抗干擾作用，還可以消弱由于高次諧波引起的附加轉矩，改善電動機的運行特性。
5.在變頻器的輸出側，絕對不允許用電容器來吸收諧波電流。

B 儀器儀表側
電源隔離法　儀器電源側接入隔離變壓器
信號隔離法　信號側用光電耦合器隔離

五、變頻器的防雷

    防雷 在變頻器中，一般都設有雷電吸收網絡，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞 。但在實際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器的吸收網絡是不能滿足要求的。在雷電活躍地區，這一問題尤為重要，如果電源是架空進線，在進線處裝設變頻專用避雷器（選件），或有按規范要求在離變頻器20m的遠處預埋鋼管做專用接地保護。如果電源是電纜引入，則應做好控制室的防雷系統，以防雷電竄入破壞設備。實踐表明，這一方法基本上能夠有效解決雷擊問題。

六、變頻器的制動部件選用。

1．制動單元（選配部件）
    當變頻器所驅動的控制設備需要快速制動時，需選用制動單元釋放電機制動時回饋至直流母線上的能量。

2．制動電阻的粗略算法
制動電阻值　
                RB＝UD/IB        （IB＝IMN→TB≈TMN）
制動電阻的消耗功率
                PB0＝UD2/RB
制動電阻的容量選擇
                PB＝αB ?;PB0
αB──制動電阻容量的修正系數。在一般情況下：
                αB＝０.３～０.５
電動機容量小時取小值，大時取大值

3．制動電阻（選配部件）
不同功率等級變頻器的制動電阻選用如下所示。

4．制動單元的構成

（三）變頻器的調試、注意事項

    變頻器在調試時，應采取的基本步驟有帶電源空載測試、帶電機空載運行、帶負載試運行、與上位機聯機統調等；完成這些步驟應注意的問題：

1、在將變頻器接通電源前需要檢查它的輸入、輸出端是否符合說明書要求；
2、特別要看是否有新的內容增加，認真閱讀注意事項；
3、檢查接線是否正確和緊固。 

    一般的變頻器均有運行（RUN）、停止（STOP）、編程（PROG）、數據/確認（DATA/ENTER）、增加（UP、▲）、減少（DOWN、▼）、等6個鍵，不同變頻器操作鍵的定義基本相同。此外有的變頻器還有監視（MONTTOR/DISPLAY）、復位（RESET）、寸動（JOG）、移位（SHIFT）等功能鍵。

一、變頻器接通電源試運行（不接電機）

    接上電源后，按運行（RUN）鍵運行變頻器到50HZ，用萬用表測量變頻器的輸出（U V W）相電壓應平衡（370V-400V）。按停止鍵后，再接上電機線。

二、變頻器帶電機空載運行 

1.設置電機的功率、極數，要綜合考慮變頻器的工作電流。
2.設定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設置轉矩特性。
3.將變頻器設置為自帶的鍵盤操作模式，按寸動鍵、運行鍵、停止鍵，觀察電機是否反轉，是否能正常地啟動、停止。
4.熟悉變頻器運行發生故障時的保護代碼，觀察熱保護繼電器的出廠值，觀察過載保護的設定值，需要時可以修改。                                                     

三、帶載試運行

    1.手動操作變頻器面板的運行停止鍵，觀察電機運行停止過程及變頻器的顯示窗，看是否有異常現象。如果有現象，相應的改變預定參數后再運行。

    2.如果啟動.停止電機過程中變頻器出現過流保護動作，應重新設定加速、減速時間。電機在加、減速時的加速度取決于加速轉矩，而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設定的。若電機轉動慣量或電機負載變化，按預先設定的頻率變化率升速或減速時，有可能出現加速轉矩不夠，從而造成電機失速，即電機轉速與變頻器輸出頻率不協調，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據電機轉動慣量和負載合理設定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機轉速變化率相協調。檢查此項設定是否合理的方法是先按經驗選定加、減速時間進行設定，若在啟動過程中出現過流，則可適當延長加速時間；若在制動過程中出現過流，則適當延長減速時間。另一方面，加、減速時間不宜設定太長，時間太長將影響生產效率，特別是頻繁啟、制動時。

    3.如果變頻器在限定的時間內仍然保護，應改變啟動/停止的運行曲線，從直線改為S形、U形線或反S形、反U形線。電機負載慣性較大時，應該采用更長的啟動停止時間，并且根據其負載特性設置運行曲線類型。

    4.如果變頻器仍然存在運行故障，應嘗試增加最大電流的保護值，但是不能取消保護，應留有至少10%-20%的保護余量。

    5.如果變頻器運行故障還是發生，應更換更大一級功率的變頻器。

    6.如果變頻器帶動電機在啟動過程中達不到預設速度，可能有兩種情況：

   （1）系統發生機電共振，可以從電機運轉的聲音進行判斷。采用設置頻率跳躍值的方法，可以避開共振點。一般變頻器能設定三級跳躍點。V/f控制的變頻器驅動異步電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉速會發生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉動慣量較小時更為嚴重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據系統出現振蕩的頻率點，在V/f曲線上設置跨跳點及跨跳寬度。當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統能夠正常運行。

   （2）電機的轉矩輸出能力不夠，不同品牌的變頻器出廠參數設置不同，在相同的條件下，帶載能力不同，也可能因變頻器控制方法不同，造成電機的帶載能力不同；或因系統的輸出效率不同，造成帶載能力會有所差異。對于這種情況，可以增加轉矩提升量的值。如果達不到，可用手動轉矩提升功能，不要設定過大，電機這時的溫升會增加。如果仍然不行，應改用新的控制方法，比如日立變頻器采用V/f比值恒定的方法，啟動達不到要求時，改用無速度傳感器空間矢量控制方法，它具有更大的轉矩輸出能力。對于風機和泵類負載，應減少降轉矩的曲線值。

四、變頻器與上位機相連進行系統調試

    在手動的基本設定完成后，如果系統中有上位機，將變頻器的控制線直接與上位機控制線相連，要考慮并將變頻器的操作模式改為端子控制。根據上位機系統的需要，調定變頻器接收頻率信號端子的量程0-5V或0-10V，以及變頻器對模擬頻率信號采樣的響應速度。如果需要另外的監視表頭，應選擇模擬輸出的監視量，并調整變頻器輸出監視量端子的量程。

    在調試時可能會遇到這種情況，如上位機給出信號后，變頻器不執行。因為有的上位機只接受交流信號，不接受直流信號，而變頻器的控制信號大多是直流信號，這時可以考慮外加繼電器。

（四） 保養和維護

    由于變頻器使用環境的變化，如溫度、濕度、煙霧等的影響，以及變頻器內部元器件的老化等因素，可能會導致變頻器發生各種故障。因此，在存貯、使用過程中必須對變頻器進行日常檢查，并進行定期保養維護。

一、 日常維護

    在變頻器正常開啟時，請確認如下事項：
1、電機是否有異常聲音及振動。 
2、變頻器及電機是否發熱異常，環境溫度是否過高。
3、負載電流表是否與往常值一樣。
4、變頻器的冷卻風扇是否正常運轉。

二、定期維護

    變頻器定期保養檢查時，一定要切斷電源，待監視器無顯示及主電路電源指示燈熄滅后，才能進行檢查。檢查內容如表所示。

四、故障檢測

OH：機器過熱
    過熱是平時會碰到的一個故障。當遇到這種情況時，首先會想到散熱風扇是否運轉，風扇是否堵轉，周圍環境溫度是否過高，變頻器通風不良，溫度檢測電路故障。 

POFF：欠電壓
    輸入電源是否缺相，輸入電源接線端子松動，輸入電源電壓波動大。檢查整流是否有問題，直流電壓是否低于380V 

OU、：過壓
    我們首先要排除由于參數問題而導致的故障。例如減速時間過短，由于再生負載而導致的過壓（加制動單元），然后我們可以看一下輸入側電壓是否有問題，最后我們可以看一下電壓檢測電路是否出現了故障，一般的電壓檢測電路的電壓采樣點，都是中間直流回路的電壓。

OCU、OCS：過電流
    這可能是變頻器里面最常見的故障了。我們首先要排除由于參數問題而導致的故障。例如電流限制，加速時間過短都有可能導致過電流的產生。然后我們就必須判斷是否電流檢測電路出問題了，如霍爾傳感器，霍爾線故障。變頻器輸出側是否短路。

OL：過載
    加速時間太短，電機負載太重，電機有卡死現象。

HE：電流傳感器故障
    霍爾線沒有接好，傳感器損壞，電流檢測電路有故障。

OCU1：硬件保護
    這是最常見的故障。變頻器三相輸出UVW相有短路現象，外部用電設備干擾，IGBT，IPM模塊損壞。