变频器应用技术项目五

1、项目引入 某厂整形车间的工作温度较高，一鼓风机的控制变频器安装在一个狭小的铁盒内，该变频器冬天工作正常，夏天却经常跳闸，即使没有跳闸，用温度计测量其输入、输出主接点，测得温度都很高。是什么原因导致变频器出现这种故障呢？项目目标了解变频器的类型、容量及外围电路的选择方法掌握变频器的安装、布线及接地方法掌握变频器保护功能故障的诊断及处理方法掌握变频器的复位方法掌握变频器的日常检查和定期检查的项目内容5 任务一变频器的选择任务导入 变频器的使用中，往往由于变频器的选型、使用和维护不当，致使变频器不能正常运行，严重者甚至引发设备故障，导致生产中断，带来不必要的损失。为此，我们应熟练掌握变频器的选择、安

2、装和维护方法。现有某一恒转矩连续运行设备，其采用的笼形交流异步电动机的主要参数为：额定功率22 kW，额定电压380 V，额定电流42 A，额定转速1 470 r/min，额定频率50 Hz。应该如何为其选用合适的变频器？相关知识 在实际的工程应用中，变频器的选择主要包括变频器类型的选择、容量的选择和外围设备的选择3个方面。一变频器类型的选择表5-1 不同控制方式变频器的选择比较 不同控制方式变频器的选择比较如表5-1所示。控制方式比较项目U / f 控制矢量控制直接转矩控制开环闭环无速度传感器带速度传感器速度控制范围140140110011 0001100启动转矩3 Hz时150%3 Hz时

3、150%1 Hz时150%0 Hz时150%0 Hz时150%静态速度精度(23)%0.03%0.2%0.2%(0.10.5)%反馈装置无速度传感器无速度传感器无零速度运行不可不可不可可可控制相应速度慢慢较快快快主要应用场合 一般的风机、泵类节能调速或一台变频器带多台电动机场合 用于保持压力、温度、流量、pH定值等过程控制场合 一般工业设各、大多数调速场合 要求精确控制力矩和速度的高动态性能应用场合 要求精确控制力矩和速度的高动态性能应用场合，如起重机、电梯、轧机等表5-1（续）控制方式比较项目U / f 控制矢量控制直接转矩控制开环闭环无速度传感器带速度传感器特点优点 结构简单、调节容易，可

4、用于通用笼型异步电动机 结构简单、调速精度高，可用于通用笼型异步电动机 不需要速度传感器、力矩的响应好、速度控制范围广、结构较简单 力矩控制性能良好，力矩的响应好、调速精度高、速度控制范围广 不需要速度传感器、力矩的响应好、速度控制范围广、结构较简单缺点 低速力矩难保证，不能进行力矩控制，调速范围小 低速力矩难保证，不能力矩控制，调速范围小，要增加速度传感器 需要设定电动机的参数，需要有自动测试功能 需调定电动机的参数，需要有自动测试功能，需有高精度速度传感器 需要设定电动机的参数，需要有自动测试功能1恒转矩负载变频器的选择1）恒转矩负载的特点转矩特点：在调速过程中，TL = 常数 。功率特点

5、： 。位能性负载如电梯、卷扬机、起重机、抽油机等。2）典型系统摩擦类负载如传送带、搅拌机、挤压成型机、造纸机等。 变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩应保证足够大，并且应具有足够的过载能力。如果需要异步电动机在低速下稳速运行，应该考虑其散热能力，避免电动机的温升过高。3）控制要求 恒转矩负载所选用的变频器应具有较好的低频转矩提升能力和短时过电流保护能力。4）选择方法 恒转矩负载可选通用型变频器，并将变频器的容量提高一挡，通过加大电动机的功率来提升其低速转矩；或选用具有转矩控制功能的矢量控制式通用变频器。2恒功率负载变频器的选择1）恒功率负载的特点 当恒功率负载的转速发生变化时，其转矩也随

6、着变化，而负载的功率始终为一恒定值。2）典型系统车床。若工件的直径大，则主轴的转速低；若工件的直径小，则主轴的转速高，保持切削功率为一恒定值；卷绕机。开始卷绕时卷绕直径小，转矩小，则卷绕速度高；当卷绕直径逐渐增大时，转矩增大，则卷绕速度降低，保持卷绕功率为一恒定值。3）选择方法 恒功率负载一般可选用工业设备用的通用型变频器，而对于动态性能和精度要求较高的轧钢、造纸等工业设备则应选用精度高、响应快的矢量控制式高性能通用变频器。3二次方律负载变频器的选择1）二次方律负载的特点 二次方律负载的转矩与转速的平方成正比，负载的功率与转速的3次方成正比。这类负载在采用变频器调速时具有很好的节能效果，节能可

7、达30%40%。2）典型系统 风机、泵类等流体机械均为二次方律负载。3）选择变频器的要点 在选择变频器时应掌握以下几个要点。变频器控制方式的选择。风机、泵类负载是最普通的负载，普通 控制式变频器即可满足要求，也可选用专用变频器。变频器容量的选择。通常，变频器的容量等于电动机的容量即可。但空气压缩机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉等二次方律负载，由于电动机工作时的冲击电流很大，所以在对变频器的容量进行选择时应留有一定的裕量。其他要求。风机、泵类等二次方律负载所选用的变频器应能进行工频/变频运行方式的切换；设置有瞬时停电再启动功能；设置有合适的运行曲线，负载在运行时可选择二次方律补偿曲线或将变

8、频器设置为节能运行状态。视野拓展 为什么使用变频器会节能？ 风机、泵类等需要控制流量（风量）的场合，采用变频器控制或挡板控制，其消耗的电力和流量（风量）的关系如图5-1所示。图5-1 电力和流量（风量）的关系从图中可以看出，在流量（风量）小的场合，变频器的节电的效果特别明显。以下为变频器和挡板控制节能效果实例对比。某宾馆中央空调系统的运行流量为85%额定风量下运行2 000 h，60%额定风量下运行2 000 h，合计运行4 000 h/年；系统采用1台15 kW电动机。采用挡板控制的场合所需的电力为 ；使用变频器来控制马达转速时，所消耗的电力为 ；一年间所节省的能源 。4大惯性负载变频器的选

9、择 大惯性负载如离心泵、冲床、水泥厂的旋转窑等，此类负载的惯性很大，启动速度慢，在启动时可能会产生振荡，而在电动机减速时会产生能量回馈。此类负载可选择通用 控制变频器，为提高启动速度，可加大变频器的容量，以避免振荡；在实际使用时变频器应配备制动单元，并选择足够容量的制动电阻。5不均匀负载变频器的选择 不均匀负载是指系统在工作时的负载时轻时重，如轧钢机、粉碎机、搅拌机等。 变频器容量的选择应以负载最大时进行测算；如无特殊要求，可选择通用型 控制式变频器。经验传承 轧钢机除了工作时负载不均匀之外，对速度精度要求很高，因此应采用高性能矢量控制式变频器。6流水线用变频器的选择 流水线的多台电动机均按同

10、一速度（或按一定速度比）运行，且每台电动机均为恒转矩负载。1）流水线的特点 流水线一般选用 U/f 控制式变频器，但频率分辨率要高，比例运行的速度精度要高，必要时可增加速度反馈。2）选择要求二变频器容量的选择 变频器的容量一般用额定输出电流（A）、输出容量（kVA）、适用电动机功率（kW）来表示。其中，额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流的有效值。1额定输出电流 采用变频器驱动异步电动机调速时，在异步电动机确定后，通常应根据异步电动机的额定电流或根据异步电动机实际运行中的电流值（最大值）来选择变频器。 由于变频器供给电动机的电流是脉动电流，其脉动值比工频供电时的电流要大。因此，在连续

11、运行的场合须将变频器的容量留有适当的裕量。一般令变频器的输出电流为电动机额定电流（铭牌值）或电动机实际运行中最大电流的1.051.1倍。1）连续运行的场合 变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定的。一般情况下，对于短时间的加/减速而言，变频器允许达到额定输出电流的130%150%（具体视变频器的容量而定）。因此，在短时间加/减速时的输出转矩也可以增大；反之，如只需要较小的加/减速转矩时，也可降低选择变频器的容量。由于电流的脉动原因，此时应将变频器的最大输出电流降低10%后再作为选定依据。2）短时加/减速运行的场合 在频繁加/减速运转时的场合，可根据加速、恒速、减速等各种运行状态下变频

12、器的电流值来确定变频器的额定输出电流。3）频繁加/减速运转时的场合 如果在运行中电动机的电流不规则变化，不易获得负载的运行特性曲线。此时应使电动机在输出最大转矩时的电流限制在变频器的额定输出电流内，据此来选定变频器的额定输出电流。4）电流变化不规则的场合5）电动机直接启动时的场合 通常，三相异步电动机直接采用工频启动时，其启动电流为其额定电流的57倍，直接启动时可按下式要求来选定变频器。式中， IK在额定电压、额定频率下电动机启动时的堵转电流（A）； Kg变频器的允许过载倍数，通常为 。2额定输出电压 变频器的输出电压应按电动机的额定电压选定。在我国，低压电动机的额定电压多为380 V，因此可

13、选用400 V系列的变频器。在选择变频器时应当注意，变频器的工作电压是按 U/f 曲线变化的，变频器规格表中给出的输出电压是变频器的可能最大输出电压，即基频下的输出电压。3输出频率 变频器的最高输出频率根据机种不同而有很大不同，有50 Hz/60 Hz、120 Hz、240 Hz或更高等级。对于输出频率为50 Hz/60 Hz的变频器，是以在额定频率以下范围内进行调速运转为目的，大容量通用变频器几乎都属于此类。 最高输出频率超过工频的变频器多为小容量变频器。在50 Hz/60 Hz以上区域，由于变频器的输出电压不变，此时负载为恒功率特性，应注意在高速区转矩的减小。例如，车床根据工件的直径和材料

14、改变的速度，在恒功率的范围内使用，在轻载时采用高速可以提高生产率，但需注意不要超过电动机和负载的允许最高速度。 考虑到以上各点，可根据变频器的使用目的所确定的最高输出频率来选择变频器。4其他因素 变频器内部产生的热量较大，考虑到散热的经济性，除小容量变频器外几乎都是开启式结构，并采用风扇进行强制冷却。如变频器的设置场所在室外或周围环境较为恶劣时，最好将变频器安装在独立盘上，并采用具有冷却热交换装置的全封闭式结构。对于小容量变频器，在粉尘、油雾多的环境或者棉绒多的纺织厂也可采用全封闭式结构。提示 所选的变频器容量应大于或等于电动机容量；所选的变频器额定输出电流应能满足电动机的额定电流，即满足变频

15、器额定输出电流大于或等于电动机额定电流。5具体选择计算方法 变频器的容量是根据电动机的容量和工作状态进行估算的。如要确定变频器的容量，应先确定电动机的额定电压，再根据电动机的容量和工作状态核算变频器的输出电流，具体方法如下。1）一台变频器连接一台电动机（即1拖1） （1）恒定负载连续运行时变频器容量的计算。 电动机以低频、低压启动时，要求变频器的额定电流稍大于电动机的额定电流即可。式中，ICN 变频器输出的额定电流，单位为A； IMN 电动机的额定电流，单位为A。电动机以额定电压、额定频率直接启动时，变频器的额定电流应满足式中， IMst 电动机在额定电压、额定频率时的启动电流； Kg 变频器

16、的允许过载倍数， Kg 通常取 。 （2）周期性变化的负载连续运行时变频器容量的计算。 首先作出电动机负载电流变化曲线图n = g（t）及I = f（t），然后求出平均负载电流 Iav 再预选变频器的容量，此时 ICN 的计算采用如下公式。式中，I1 、 I2 、 I3 In各运行状态下平均电流，单位为A； t1 、 t2 、 t3 tn 各运行状态下的运行时间，单位为s； K0安全系数（加减速频繁时取1.2，一般取1.1）。 （3）非周期性变化的负载连续运行时变频器容量的计算。 按电动机在输出最大转矩时的电流计算变频器的额定电流，可用下式来确定。式中， Imax电动机在输出最大转矩时的电流。

17、2）一台变频器同时供多台电动机使用（即一拖多） （1）各台电动机均由低频、低压启动，在正常运行后不要求其中某台因故障停机的电动机重新直接启动，这时变频器容量为式中，IM(max) 最大电动机的启动电流； IMN 其余各台电动机的额定电流之和。 （2）一部分电动机直接启动，另一部分电动机由低频、低压启动。变频器的容量可按下式进行计算式中， IMst 所有直接启动电动机在额定电压、额定频率下的启动电流之和； IMN 为全部电动机额定电流之和。 （3）多台电动机共用一台变频器时还应考虑以下两点。 在电动机总功率相等的情况下，由多台小功率电动机组成的一组电动机的效率，比由台数少但电动机功率较大的一组要

18、低。因此，两者电流总值并不等，此时应根据各电动机的电流总值来选择变频器。 在整定软启动、软停止时，一定要按启动最慢的那台电动机进行整定。6容量选择注意事项 用1台变频器使多台电动机并联运行时，如果所有电动机同时启动加速，可按如前所述选择容量。但是对于一小部分电动机开始启动后再追加投入其他电动机启动的场合，此时，变频器的电压、频率已经上升，追加投入的电动机将产生较大的启动电流。因此，变频器所需的容量与同时启动时相比需要更大些。1）并联追加投入启动 根据负载的种类往往需要过载容量大的变频器。通用变频器过载容量通常多为过载125%（60 s）或过载150%（60 s），需要超过此值的过载容量时必须增

19、大变频器的容量。2）大过载容量 若电动机的实际负载比电动机的额定输出功率小，则认为可选择与实际负载相称的变频器容量。而对于通用变频器，即使实际负载较小，若使用比按电动机额定功率确定的变频器容量小的变频器，其效果也并不理想。3）轻载电动机三变频器的外围电器的选择 变频器的运行离不开某些外围设备，这些外围设备通常都是选购件。选用外围设备通常是为了提高变频器的某些性能、对变频器和电动机进行保护以及减小变频器对其他设备的影响等。如图5-2所示为变频器安装连接图，图中各选件可根据实际需要选用。（a）原理图 （b）示意图图5-2 变频器安装连接图1低压断路器QF 如图5-3所示为低压断路器实物图。图5-3

20、 低压断路器实物图1）主要作用 低压断路器主要具有隔离和保护两方面的作用。隔离作用断路器断开后，其动、静触点之间有明显的间隙，可使断路器两端实现有效的电气隔离。保护作用当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时，可对变频器进行过电流或欠电压保护。2）选用原则变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流可高达额定电流的23倍。变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值常可能超过额定电流。变频器允许的过载能力可达150%（60 s）。 由于以上原因，在选用低压断路器时，为了避免其产生误动作，低压断路器的额定电流应满足式中，IN 变频器的额定电流。 在工频和变频运行模式的切换控制电路中，断路器应按电动机

21、在工频下的启动电流来进行选择，应满足图5-4 接触器实物图2接触器KM 接触器实物图如图5-4所示。1）主要作用可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电，接触器的连接示意图如图5-5所示。图5-5 接触器的连接示意图可在变频器发生故障时自动切断电源，并防止掉电及故障后的再启动，不要用接触器来启动和停止变频器，这样将降低变频器的使用寿命。2）选择原则 由于接触器自身并无保护功能，不存在误动作的问题，故其选择原则是其主触点的额定电流 IKN IN 。图5-6 制动电阻实物图3制动电阻RB和制动单元 常用制动电阻实物如图5-6所示。1）主要作用 电动机在工作频率下降的过程中，将处于再生制动状态，拖动系

22、统的动能会反馈到直流电路中，使直流电压UD不断上升（该电压通常称为泵升电压），甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内，而制动电阻RB 就是用来消耗这部分能量的。2）参数选择 制动电阻的参数选择包括选择电阻的阻值和选择电阻的耗散功率。电阻的阻值决定制动时流过电阻电流的大小，耗散功率决定制动时电阻的容许发热量；由于制动电阻的发热量与通电时间成正比，因此在频繁启/停的场合选择制动电阻时其耗散功率应适当加大。制动单元须与变频器生产厂家提供的数据配套，一般情况下可参见变频器手册。 在检测与维修时，制动电阻的电阻值可参考以下公式进行估算。式中，IMN 电动机

23、的额定电流； UDH 直流回路电压的允许上限值（V）。 由上式可知，制动电阻值的大小与制动时间及负载惯性有关。制动电阻的功率 PB为式中， 修正系数，其大小取决于每次制动的时间 tB 与两次制动之间的时间间隔 tC 的比值。 在不反复制动场合中，tB 10s =7； tB 100s =1 在反复制动场合中，当 tB / tC 0.01时，取 =5；当 tB / tC 0.15时，取 =1；而 0.01 tB / tC 20m ），则在低压输出时线路的电压降U 在输出电压中所占比例将上升，加到电动机上的电压将会变小。因此，变频器在低速运行时可能引起电动机发热。变频器输出电压降示意图如图5-10所

24、示。所以，在选择输出导线线径时主要考虑U的影响，一般要求为图5-10 变频器输出电压降示意图 U 的计算公式为式中， UX电动机的最高工作电压，单位为V； IN 电动机的额定电流，单位为A； R0单位长度导线电阻，单位为M/m； l 导线长度，单位为m。 3控制电路布线1）控制电路接线时的注意事项控制信号线应使用屏蔽线，并与动力线或强电电路分离布线（20cm以上），以防止电磁干扰造成系统误动作。控制信号线的接线长度应在30m以下，以防止电气干扰造成系统误动作。控制端子请连接无电压接点信号或开路集电极信号。因为如果对控制端子施加电压会损坏变频器的内部电路，导致变频器故障。用开路集电极输出驱动感性

25、负载时，请一定要连接续流二极管。续流二极管的连接示意图如图5-11所示。图5-11 续流二极管的连接示意图2）控制电路导线线径选择 控制电路的导线一般选用0.75 mm2及以下的屏蔽线或绞合在一起的聚乙烯线，而接触器、按钮开关等相关电路则可选取1 mm2的独股或多股聚乙烯铜导线。3）控制电路输入端的连接触点及集电极开路输入端（与变频器内部线路隔离）的接线如图5-12所示。（a）开关式触点输入 （b）继电器式触点输入 （c）集电极开路输入 （d）外接电源的集电极开路图5-12 触点及集电极开路输入端的接线 数字信号应采用独立的屏蔽电缆，同一信号的2根线必须互相绞在一起，如图5-13所示。图5-1

26、3 互绞屏蔽电缆模拟信号输入端（与变频器内部线路隔离）的接线如图5-14所示。图5-14 模拟信号输入端的接线正确连接频率设定电位器，方法如图5-15所示。（a）旋转角度 （b）正确连接图5-15 设定电位器集电极开路输出端的接线如图5-16所示。图5-16 集电极开路输出端的接线4）控制电路输出端的连接 脉冲串输出端及模拟信号（DC010 V）输出端的接线方法如图5-17所示。（a）脉冲串输出端的接法 （b）模拟信号输出端的接法图5-17 脉冲串输出端及模拟信号输出端的接法三变频器的接地 从电气安全及降低噪声的需要出发，为防止漏电和干扰的侵入或辐射，变频器必须进行电气接地。1变频器的接地方法

27、 根据电气设备技术标准规定，变频器的接地电阻应小于或等于国家标准规定值，且用较粗的短线接到变频器的专用接地端子E上。当变频器和其他设备接地或有多台变频器一起接地时，每台设备应分别和大地相接，而不允许将一台设备的接地端和另一台设备的接地端相接后再接地。变频器的接地方法如图5-18所示。（a）正确接法 （b）错误接法图5-18 变频器的接地方法 变频器安装柜内要有接地铜排；接地线的截面要足够大；所有设备的地线都要接到铜排上，如图5-19所示。图5-19 接地铜排示意图2接地线配线要求 为了防止操作者触电，必须保证变频器的接地端可靠地接地，同时还应注意以下几点。 应按照规定的施工要求或参考变频器使用

28、说明书进行布线。 绝对避免同电焊机、动力机械、变压器等强电设备共用接地电缆或接地极。 布线时应与强电设备的接地电缆分开。 尽可能缩短接地电缆的长度。任务实施 三菱变频器FRE540实验平台为基础，完成以下实训内容。一、画出变频器安装元器件布置图 变频器安装元器件布置图的画图要求如下。 元器件布置图应标明所有元器件的具体安装部位、尺寸与要求。 元器件布置图应完整、清晰地反映控制系统全部元器件的实际安装情况。 图纸可以指导、规范现场生产与施工，并能够为今后系统的安装、调试、维修提供帮助。二、画出变频器安装电气连接图 变频器安装电气连接图的画图要求如下。 电气接线图应能准确、完整、清晰地反映系统中全

29、部元器件相互间的连接关系。 为了方便施工，在必要时可以通过插头连接表等形式，直接、清晰地反映控制系统各单元之间的相互连接关系。 电气接线图的元器件名称、代号等必须与原理图相符，且能够反映出各元器件的实际连接要求，如线号、线径、导线的颜色等。 电气接线图要逐一标明设备上每一走线管、走线槽内的连接线（包括备用线）的数量、规格、长度；所采用的防护措施（如采用金属软管型号、规格、长度等）；所需要的标准件（如软管接头及管夹的数量、型号、规格等）、连接件（如采用插头的型号、规格）等。三、变频器安装的内部连接 变频器安装的内部连接要求如下。 系统连接线的布置必须合理、规范，以减少、消除线路中的干扰，提高可靠

30、性。连接线、电缆原则上应根据电压等级与信号的类型，采用“分层敷设”等方法进行隔离；通过金属屏蔽密封。当输入/输出连线无法与动力线“分层敷设”时，应尽可能采用屏蔽电缆，并将屏蔽层接地；同时，输入信号与输出信号不宜布置在同一电缆内，应采用单独的连接电缆。不同电压、不同类型的信号线或动力线与信号线，应尽量避免在同一接线端子排、同一插接件上连接；在无法避免时，应通过备用端子、备用引脚将其隔离，以防止连接线间的短路并减小线路间的相互干扰。 用于系统模拟量输入/输出、脉冲输入/输出的连接线必须采用“双绞”屏蔽线，在有条件的场合，最好使用“双绞双屏蔽”的电缆进行连接。采用隔离变压器时，隔离变压器到变频器与交

31、流伺服驱动器之间的连线应尽可能的短，以减少线路中的干扰。 变频器与交流伺服驱动器的电源连接线应有足够的线径，以减小线路的压降；电源进线应进行绞接处理，防止高频干扰。信号电缆是容易受到干扰的部位，应保证它与动力线的距离在3050 mm以上。 系统的接地系统必须完整、规范、合理，连接线应有足够的线径，设备的各控制部分应采用独立的接地方式，不能使用公共地线。控制系统使用的屏蔽线，应通过标准电缆夹等器件，将屏蔽层进行良好的接地。四、变频器安装的外部连接 变频器安装的外部连接要求如下。 变频电机、伺服电机的电枢连接线，应尽可能采用屏蔽电缆进行连接，以减少其对其他设备的干扰。 控制系统的电气柜与设备间的连

32、线应有良好的防护措施，应用接地良好的金属软管、屏蔽电缆、金属走线槽等进行外部防护，使之既有机械强度、损伤防护措施又有良好屏蔽作用。电气柜与设备间的连接电缆、走线管、走线槽等必须使用安装螺钉、软管接头、管夹等部件进行良好的固定。 系统电气柜与设备间的连接应考虑到运输、拆卸等的需要，对于设备中的独立附件，应通过安装插接件、分线盒等措施，保证这些独立附件与主机间分离的需要。知识加油站 线径选择举例：已知电动机参数为：PN =30kW ， UN=380V ， IN=57.6A ， fN=50Hz ， nN=1460r/min 。变频器与电动机之间距离30 m，最高工作频率为40 Hz。要求变频器在工作

33、频段范围内线路电压降不超过2%，请选择合适的导线线径。解：已知 UN=380V ，则：则应： 知识加油站 故： 解得： R0 2.03查电工手册可知，该变频器与电动机之间应选截面积为10.0 mm2的导线进行连接。任务总结 电动机和变频器之间的电缆应穿钢管敷设或采用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免相互辐射干扰。信号线应采用屏蔽线，且在布线时应与变频器主电路控制线错开一定距离，以切断辐射干扰。 对于以电磁辐射方式传播的干扰信号，主要通过由高频电容构成的滤波器来吸收削弱，它能吸收掉频率很高且具有辐射能量的谐波成分。变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电气没备的地线必

34、须与变频器配线分开，也使用短线。88 任务三变频器的故障诊断任务导入 某系统的变频器上电后显示正常，但一开始运行即显示过电流。如何才能找出故障原因，并排除故障？相关知识 变频器本身具有相当丰富的保护功能和异常故障显示功能，保证了变频器在发生故障时，能及时地做出处理，以确保系统的安全。若保护功能动作时，变频器立即跳闸，LED显示故障代码，使电动机处于自由运转状态到停止。 一变频器的保护功能性故障及处理方法1过电流保护和失速防止 变频器中过电流保护的对象主要指带有突变性质的电流的峰值超过了过电流检测值（约额定电流的200%），由于逆变器件的过载能力较差，大多数变频器的过载能力只有150%，允许持续

35、时间为1 min，所以变频器的过电流保护是至关重要的一环。1）过电流的原因 过电流的原因大致分为两种：一种是在加速、减速过程中，由于加、减速时间设置过短而产生的过电流；另一种是在恒速运行时，由于负载或变频器的工作异常而引起的过电流，如电动机遇到了冲击，变频器输出短路等。 用户根据电动机的额定电流和负载情况，给定一个电流限值 。如果过电流发生在变频器的加、减速过程中，当电流超过此限值时，变频器暂停加、减速，待过电流消失后再进行加、减速，如图5-20所示；如果过电流发生在变频器恒速运行过程中，变频器将自动降低输出频率，以避免因过电流出现保护电路动作和停止工作的情况，待过电流消失后再使输出频率恢复到

36、正常值。这就是变频器在过电流时的失速防止功能（即防跳闸功能）。图5-20 加速过程中的失速防止2）失速防止功能 在感性负载启动过程中短时间的过电流是不可避免的。为了避免频繁跳闸给生产带来不便，一般的变频器都设置有失速防止功能，只有在该功能不能消除过电流或过电流峰值过大时，变频器才会进行过电流保护动作，及时跳闸并停止输出。过电流保护动作后变频器操作面板所显示的故障代码及处理方法如表5-2所示。3）变频器对过电流及失速防止的处理表5-2 过电流保护动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示E.0C1FRPU04OC During Acc名称加速时过电流断路内容 加速运行中，当变频器输出电流超过额定

37、电流的200%时，保护回路动作，停止变频器输出；仅给R1、S1端子供电，输入启动信号时，也为此显示检查要点 是否急加速运转；输出是否短路；主回路电源（R、S、T）是否供电处理 延长加速时间 启动时，“E.0C1”总是点亮的情况下，拆下电机再启动。如果“E.0C1”仍点亮，应与厂家联系 主回路电源（R、S、T）供电表5-2 （续）操作面板显示E.0C2FRPU04Stedy Spd OC名称定速时过电流断路内容 定速运行中，当变频器输出电流超过额定电流的200%时，保护回路动作，停止变频器输出检查要点 负荷是否有急速变化；输出是否短路处理 取消负荷的急速变化操作面板显示E.0C3FRPU04OC

38、 During Dec名称减速时过电流断路内容 减速动行中（加速、定速运行之外），当变频器输出电流超过额定电流的200%时，保护回路动作，停止变频器输出检查要点 是否急减速运转；输出是否短路；电机的机械制动是否过早处理 延长减速时间 检查制动动作表5-3 失速防止功能动作后显示的故障代码及处理方法 失速防止功能动作后变频器操作面板所显示的故障代码及处理方法如表5-3所示。操作面板显示OLFRPU04OL (Stll Prev STP)名称失速防止（过电流）内容加速时 如果电机的电流超过变频器额定输出电流的150%（注）以上时，停止频率的上升，直到过负荷电流减少为止，以防止变频器出现过电流断路；

39、当电流降到150%以下后，再增加频率恒速运行时 如果电机的电流超过变频器额定输出电流的150%（注）以上时，降低频率，直到过负荷电流减少为止，以防止变频器出现过电流断路；当电流降到120%以下后，再回到设定频率减速时 如果电机的电流超过变频器额定输出电流的150%（注）以上时，停止频率的下降，直到过负荷电流减少为止，以防止变频器出现过电流断路；当电流降到150%上下后，再下降频率检查要点 电机是否在过负荷状态下使用处理 可以改变加减速的时间 用Pr.22的“失速防止动作水平”，提高失速防止的动作水平，或者通过Pr.156“失速防止动作选择”的设置，不使失速防止动作2过电压保护1）过电压的原因

40、变频器的过电压通常是指直流回路中的的电压过高。产生过电压的原因，大致可以分为两类：一类是在减速制动的过程中，由于电动机处于再生制动状态，若减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题，因再生能量来不及释放，引起变频器主电路直流电压升高而产生过电压；另一类是由于电源系统的浪涌电压引起的过电压。2）变频器对过电压的处理 对于在减速制动过程中出现的过电压，可以采用暂缓减速的方法防止变频器跳闸。对于电源系统引起的过电压，电压上限不能超过电源电压的110%，否则变频器将会跳闸。过电压保护动作后变频器操作面板所显示的故障代码及处理方法如表5-4所示。表5-4 过电压保护动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示

41、E.0V1FRPU04OV During Acc名称加速时再生过电压断路内容 因再生能量，使变频器内部的主回路直流电压超过规定值，保护回路动作，停止变频器输出；电源系统里发生的浪涌电压也可能引启动作检查要点 加速度是否太缓慢处理缩短加速时间操作面板显示E.0V2FRPU04Stedy Spd OV名称定速时再生过电压断路内容 因再生能量，使变频器内部的主回路直流电压超过规定值，保护回路动作，停止变频器输出；电源系统里发生的浪涌电压也可能引启动作检查要点 负荷是否有急速变化处理 取消负荷的急速变化 必要时，请使用制动单元或电源再生变换器（FRRC）操作面板显示E.0V3FRPU04OV Duri

42、ng Dec名称减速、停止时再生过电压断路内容 因再生能量，使变频器内部的主回路直流电压超过规定值，保护回路动作，停止变频器输出；电源系统里发生的浪涌电压也可能引启动作检查要点 中否急减速运转处理 延长减速时间（使减速时间符合负荷的转动惯量） 减少制动频度 必要时，请使用制动单元或电源再生变换器（FRRC）表5-4 （续）3过载压保护1）过载保护原理 在传统的电力系统中，通常采用热继电器对电动机进行过载保护。热继电器具有反时限特性，即电动机的过载电流越大，电动机的升温增加越快，允许电动机持续运行的时间就越短，继电器的跳闸也越快。 变频器采用微处理器作为其主控单元，可以很方便地实现热继电器的反时

43、限特性。通过检测变频器的输出电流，并和存储单元中的保护特性进行比较，当变频器的输出电流大于过载保护电流时，微处理器将按照反时限特性进行计算，算出允许电流持续时间 。如果在此时间内过载情况消失，变频器依然正常工作；但若超过此时间过载电流依然存在，则变频器将跳闸，停止输出。经验传承 变频器的过载保护功能只适用于一个变频器带一台电动机的场合。如果一个变频器带有多台电动机，则由于电动机的容量比变频器小得多，变频器将无法对电动机的过载进行保护，通常需要在每个电动机上再加装一个热继电器。 在进行过载保护时，变频器的反时限特性如图5-21所示，图中横坐标是负载的过载倍数（即负荷率），当过载1.2倍时，允许持

44、续时间是1 min，即过载时间超过1 min时变频器将会跳闸。图5-21 过载保护时的反时限特性 三菱变频器的电子过电流保护参数是Pr.9，通过设定电子过电流保护的电流值可防止电动机过载。一般将此值设定为电动机的额定电流。2）变频器对过载的处理 过载的基本反映是：电动机的运行电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也未形成较大的冲击电流，电动机能够旋转。通常采用热继电器对电动机进行过载保护。过载保护动作后变频器操作面板所显示的故障代码及处理方法如表5-5所示。表5-5 过载保护动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示E.THMFRPU04Motor Over Load名称电机过负荷断路（

45、电子过流保护）内容 过负荷以及定速运行时，由于冷却能力的低下，造成电机过热，变频器的内置电子过流保护检测达到设定值的85%时，予报警（显示TH），达到规定值时，保护回路动作，停止变频器输出；多极电机或两台以上电机运行时，电子过流保护不能保护电机，请在变频器输出侧安装热继电器检查要点 电机是否在过负荷状态下使用处理 减轻负荷 恒转矩电机时，把Pr.71设定为恒转矩电机表5-5 （续）操作面板显示E.THTFRPU04Inv. Over Load名称变频器过负荷断路（电子过流保护）内容 如果电流超过额定电流的150%，而未到过电流切断（200%以下）时，为保护输出晶体管，用反时限特性，使电子过流保

46、护动作，停止变频器输出（过负荷承受能力150% 60 s）检查要点 电机是否在过负荷状态下使用处理 减轻负荷4过热保护 变频器正常工作时，其主电路的电流很大，为了帮助变频器散热，变频器内部均装有风扇。如果风扇发生故障，散热片就会过热，此时装在散热片上的热敏继电器将动作，使变频器停止工作或输出报警信号。另外，由于逆变模块是变频器内的主要发热元件，因此一般在逆变模块的散热板上也配置了过热保护装置，一旦逆变模块过热就给予过热保护。 过热保护动作后变频器操作面板所显示的故障代码及处理方法如表5-6所示。表5-6 过热保护动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示E.FINFRPU04H/Sink O/

47、Temp名称散热片过热内容 如果散热片过热，温度传感器动作，使变频器停止输出检查要点 周围温度是否过过高；冷却散热片是否堵塞表5-6 （续）处理 周围温度调节到规定范围内。操作面板显示E.OHTFRPU04OH Fault名称外部热继电器动作内容 为防止电机过热，安装在外部热继电器或电机内部安装的温度继电器动作（接点打开）时，使变频器输出停止；即使继电器接点自动复位，变频器不复位就不能重新启动检查要点 电机是否过热；在Pr.180Pr.186（输入端子功能选择）中任一个，设定值7（OH信号）是否正确设定处理 降低负荷和运行频度5制动电路异常保护 当变频器检测到制动单元晶体管出现异常或制动电阻过

48、热，就会给出报警信号，并使变频器停止工作。制动电路异常保护动作后变频器操作面板所显示的故障代码及处理方法如表5-7所示。表5-7 制动电路异常保护动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示E.BEFRPU04Br. Cct. Fault名称制动晶体管异常内容 在制动回路发生类似制动晶体管破损时，变频器停止输出；这时，必须立即切断变频器的电源检查要点 减小负荷；制动的使用频率是否合适处理 更换变频器6变频器内部工作错误保护 由于变频器所处的环境恶劣，使得变频器的CPU或存储器受外界干扰严重而运行异常，或是检测部分发生错误，变频器将停止工作。变频器内部工作错误保护动作后变频器操作面板所显示的故障代

49、码及处理方法如表5-8所示。表5-8 变频器内部工作错误保护动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示E.6FRPU04Fault 6名称CPU错误内容 如果内置CPU周围回路的算术运算在预定时间内没有结束，变频器自检判断异常，变频器停止输出检查要点 接口是否太松处理 牢固地进行连接 请与经销店或本社营业所联系操作面板显示E.7FRPU04Fault 7名称CPU错误内容 如果内置CPU周围回路的算术运算在预定时间内没有结束，变频器自检判断异常，变频器停止输出检查要点 处理 牢固地进行连接 请与经销店或本社营业所联系7其他保护功能 其他保护功能如操作面板用电源输出短路、输出欠相、制动开启错误、

50、风扇故障等动作后的显示的故障代码及处理方法如表5-9所示。表5-9 其他保护功能动作后显示的故障代码及处理方法操作面板显示E.CTEFRPU04名称操作面板用电源输出短路内容 操作面板用电源（PU接口的P5S）短路时，电源输出切断。此时，操作面板（参数单元）的使用，从PU接口进行RS485通信都变为不可能；复位的话，请使用端子RES输入或电源切断再投入的方法检查要点 PU接口连接线是否短路处理 检查PU，电缆操作面板显示E.LFFRPU04名称输出欠相保护内容 当变频输出侧（负荷侧）三相（U、V、W）中有一相断开时，变频器停止输出检查要点 确认接线（电机是否正常）；与变频器额定电流相比，电机的

51、额定电流是否极其地低处理 正确接线 确认Pr.251“输出欠相保护选择”的设定值表5-9 （续）操作面板显示E.MB17FRPU04名称制动开启错误内容 在使用制动开启功能（Pr.278Pr.285）的情况下，出现开启错误时，变频器停止输出检查要点 调查异常发生的原因处理 确认设定参数，正确接线操作面板显示E.FNFRPU04名称风扇故障内容 如果变频器内含有一冷却风扇，当冷却风扇由于故障停止或与Pr.244“冷却风扇动作选择”的设定不同运行时，操作面板上显示FN检查要点 冷却风扇是否异常检查要点 冷却风扇是否异常检查要点处理 更换风扇处理 更换风扇处理视野拓展 （1）瞬时停电再启动功能 瞬时

52、停电再启动功能是指在电源瞬间停电又很快恢复供电的情况下，控制变频器继续停止输出或者自动重启运行的功能，可根据具体使用情况选择“瞬时停电后不启动”或“瞬时停电后再启动”的控制方式。 瞬时停电后不启动：瞬时停电，恢复供电后继续停止输出，并发出报警信号。电源正常输入复位信号才会重新启动。 瞬时停电后再启动：瞬间停电又很快恢复供电后，变频器自动重启。自动重启时的输出频率可根据不同的负载进行预置，大惯性负载，以原速重新启动；小惯性负载，以较低频率重新启动。 瞬时停电再启动的动作原则如下。 停电时间小于瞬间停电设定时间时，保护功能没能被激活，变频器继续输出。 停电时间若 td to tc 时，为惯性运行时

53、间设定值，按瞬间停电再启动处理。 瞬时停电后再启动，需设置瞬停时间、重启频率等。 （2）欠电压保护 当电网电压过低时，会引起变频器中间直流电路的电压下降，从而使变频器的输出电压过低并造成电动机输出转矩不足和过热现象，欠电压保护的作用，就是在变频器出现欠电压时，使变频器停止输出。 （3）外部报警输入功能 该功能是为了使变频器和周边设备配合成可靠的系统而设置的，周边设备的故障报警信号可以通过变频器的控制端子FLT输入。当周边设备出现故障时，给出报警信号，变频器将停止工作。周边设备主要有：电动机的热继电器，来自生产机械的保护信号等。二变频器的复位方法 只有在消除系统的故障原因后才能对变频器进行复位操

54、作。通过执行下列操作中的任何一项均可复位变频器。操作方法一用操作面板，按【STOP/RESET】键。操作方法二用重新断电一次，再合闸。操作方法三用接通复位信号RES。注意 在复位变频器时，电子过电流保护内部计算值和再试次数将被清除。三维护和检查的注意事项 切断电源后，因变频器正常运行时，其直流侧滤波电容储存了大量的电能，当进行检查时，停机后须待电解电容放电完成后，方可开柜进行检查。1日常检查的主要项目 对变频器进行日常检查的主要项目如下。 检查电机运行是否异常。 检查用万用表测量运行中的变频器的输入电压是否正常。 检查安装环境是否异常。 检查冷却系统是否异常。 检查是否有异常振动声。 检查是否

55、出现过热变色。 检查变频器是否处于清洁状态，如不清洁，请用柔软布料浸入中性清洁剂轻轻地擦去变赃的地方。2定期检查的主要项目 对变频器进行定期检查的主要项目如下。 冷却系统应定期清扫空气过滤器。 检查螺丝和螺栓。这些部件由于振动、温度的变化等原因而容易造成松动，检查它们是否可靠并拧紧。 检查导体和绝缘物质是否被腐蚀和损坏。 用兆欧表测量绝缘电阻，查看阻值是否符合要求。 检查和更换冷却风扇、继电器等。 日常和定期检查方法和使用工具如表5-10所示。表5-10 日常和定期检查方法和使用工具检查位置检查项目检查事项检查周期检查方法判定标准使用工具日常定期1年2年一般周围环境 周围温度、湿度、灰尘污垢等

56、 利用视觉和听觉检查 周围温度：-10至-50，不冰冻。周围湿度：90%以下，不结露温度计，湿度计，记录仪全部装置 检查是否有不正常的振动和噪声 利用视觉和听觉检查 没有异常电源电压 检查主回路电压是否正常 测量变频器RST端子之间的电压 在允许电压波动范围以内。（参照第183页）万用表，数字式多用仪表主回路一般 （1）用兆欧表检查（主回路端子和接地端子之间） （2）检查螺丝钉和螺钉是否松动 （3）检查各元件是否过热 （4）清洁 （1）拆下变频器接线，将端子，R、S、T、U、V、W齐短路用兆欧表测量它与接地端子间的电阻 （2）加强紧固件 （3）用眼观察 （1）5 M以上， （2）、（3）没有异

57、常500 V直流兆欧表连接导体电缆 （1）导体是否歪斜 （2）导线外层是否破损 （1）（2）用眼观察 （1）（2）没有异常表5-10 （续）检查位置检查项目检查事项检查周期检查方法判定标准使用工具日常定期1年2年主回路端子排 是否损伤 目测观察 没有异常逆变模块，整流模块 检查端子间电阻 拆下变频器接线，在端子R、S、T P、N间和端子U、V、W P、N间用万用表100 档测量指针式万用表继电器 （1）检查运行时是否有卡搭声响 （2）检查触点的表面是否粗糙 （1）用听觉检查 （2）用眼观察 （1）没有异常 （2）没有异常电阻 （1）检查电阻绝缘是否有裂缝 （2）是否有断线 （1）用眼观察，水泥

58、，电阻，绕线电阻 （2）拆下连接的一侧，用万用表测量 （1）没有异常 （2）误差在标称阻值10%以内万用表、数字式多用仪表控制回路保护电路动作检查 （1）变频器单独运行时，各相输出电压是否平衡 （2）进行顺序保护动作试验，显示保护回路是否异常 （1）测量变频器输出侧端子UVW间的电压 （2）模拟地将变频器的保护回路输出短路或断开 （1）相间电压平衡400 V在8 V以内 （2）程序上应有异常动作数字式多用仪表，整流型电压表表5-10 （续）检查位置检查项目检查事项检查周期检查方法判定标准使用工具日常定期1年2年冷却系统冷却风扇 （1）是否有异常的振动和噪声 （2）连接部件是否有松动 （1）在不通电时，用手拨动旋转 （2）加强固定 没有异常震动及异常嗓音显示显示 （1）LED的显示是否有断点 （2）清洁 （1）指示灯是指盘面上的指示灯 （2）用碎棉纱清扫 确认其能发光仪表 检查读出值是否正常 确认盘面指示仪表的值 满足规定值电压表、电流表等等电机常规 （1）检查是否有异常振动和嗓音 （2）检查是否有异味 （1）用听觉，感觉，