变频器过流与过载的原因分析报告

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1、.变频器过流与过载的原因分析1 过电流跳闸和过载跳闸的区别   过载也一定过电流，变频器为什么要把过电流和过载分开呢？主要有2个区别:   (1)保护对象不同   过电流主要用于保护变频器，而过载主要用于保护电动机。因为变频器的容量有时需要比电动机的容量加大一档甚或两档，在这种情况下，电动机过载时，变频器不一定过电流。过载保护由变频器内部的电子热保护功能进行，在预置电子热保护功能时，应该准确地预置“电流取用比”，即电动机额定电流和变频器额定电流之比的百分数:IM%=IMN*100%I/IM式中，IM％—电流取用比;   IMN—电动机的额定电流，Ａ;   IN—变频器的额

2、定电流，Ａ。   (2)电流的变化率不同   过载保护发生在生产机械的工作过程中，电流的变化率di/dt通常较小;除了过载以外的其他过电流，常常带有突发性，电流的变化率di/dt往往较大。   (3)过载保护具有反时限特性   过载保护主要是防止电动机过热，故具有类似于热继电器的“反时限”特点。就是说，如果与额定电流相比，超过得不多，则允许运行的时间可以长一些，但如果超过得较多的话，允许运行的时间将缩短，如图１所示。...   此外，由于在频率下降时，电动机的散热状况变差。所以，在同样过载50％的情况下，频率越低则允许运行的时间越短。2 过电流跳闸及原因分析   变频器的

3、过电流跳闸又分短路故障、运行过程中跳闸和升、降速过程中跳闸等情况，分述如下: 图１  过载保的“反时限”特性2.1短路故障短路故障是最危险的故障之一，应注意观察和分析,如图2所示。 ...图2  变频器输出侧短路    (1)故障特点    a)第一次跳闸有可能在运行过程中发生，但如复位后再起动，则往往一升速就跳闸。    b)具有很大的冲击电流，但大多数变频器已经能够进行保护跳闸，而不会损坏。由于保护跳闸十分迅速，难以观察其电流的大小。   (2)判断与处理 第一步，首先要判断是否短路。为了便于判断，在复位后再起动前，应在输入侧接入一个电压表，如图２所示。重新启动时，电

4、位器从零开始缓慢旋动，同时，注意观察电压表。如果变频器的输出频率刚上升就立即跳闸，且电压表的指针有瞬间回“0”的迹象，则说明变频器的输出端已经短路或接地。   第二步，要判断是在变频器内部短路，还是在外部短路。这时，应将变频器输出端的接线脱开，再旋动电位器，使频率上升，如仍跳闸，说明变频器内部短路;如不再跳闸，则说明是变频器外部短路，应检查从变频器到电动机之间的线路，以及电动机本身。2.2轻载过电流   负载很轻，却又过电流跳闸，这是变频调速所特有的现象。   (1)变频调速系统的特殊问题   在V/F控制模式下，存在着一个十分突出的问题:就是在运行过程中，电动机磁路系统

5、的不稳定。其基本原因在于:低频运行(fX下降)时，由于电压UX的下降，电阻压降I1r1所占比例增加，而反电动势E1所占的比例减小，比值Ｅ/f和磁通也随之减小。为了能带动较重的负载，常常需要进行转矩补偿(即提高Ｕ/f比，也叫转矩提升)。而当负载变化时，电阻压降I1r1和反电动势E1所占的比例、比值Ｅ/f和磁通量等也都随之变化。结果是:导致电动机磁路的饱和程度也在随负载的轻重而变化。   在进行变频器的功能预置时，通常是以重载时也能带得动负载作为依据来设定Ｕ/f比的。显然，重载时电流I1和电阻压降ΔＵr都大，需要的补偿量也大。但这样一来，在负载较轻，I1和电ΔUr都较小时，必

6、将引起“补偿过分”，导致磁路饱和。   (2)磁路饱和的后果   当磁路饱和时，磁通和励磁电流的波形如图３所示:...图3  磁路在饱和区工作时的励磁电流图3(a)是电动机磁路的磁化曲线;图3(b)是磁通的波形，由于磁路饱和的原因，磁通波形的上面被“削平”了，变成了平顶波;图3(c)是励磁电流的波形，其横坐标是励磁电流i0，与磁化曲线图3(a)的横坐标对应。纵坐标是时间t，它和磁通曲线的横坐标相对应。因此，它是由图3(a)和图3(b)综合作出的。由图3可以看出，励磁电流i0的波形将发生严重畸变，是一个峰值很高的尖峰波。磁路越饱和，励磁电流的畸变越严重，峰值也越大。由于尖峰

7、波的电流变化率di/dt很大，但电流的有效值不一定很大。结果是:往往在负载很轻时发生过电流跳闸。   这种由电动机磁路饱和引起的过电流跳闸，主要发生在低频、轻载的情况下。常见的例子如:   a)负载在运行过程中，阻转矩的变化较大。例如，某厂的车床采用变频调速，所购变频器无矢量控制功能。为了能在低速时进行切削，将Ｕ/f比预置得较大，但一退刀就跳闸。解决方法:反复调整Ｕ/f比，使之既能在低速时进行切削，退刀时又不跳闸。   b)变频器用于风机或水泵，但Ｕ/f比却预置得较大。例如，某厂有一台变频器，原来用在传输带上，运行情况一直很好