变频调速系统的常见故障

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变频调速系统的常见故障

01、什么是频率转换?

 

变频调速器是一种电能控制设备,它通过功率半导体器件的开/关动作,把工频电源转换成其他频率,从而达到软起动、变频调速、提高运行精度、改变功率因数、过流/过电压、过载等多种性能。

 

02、 PWM与 PAM有什么区别?

PWM (PWM)是一种用英文术语“脉宽调制”(PWM),它通过改变脉冲序列的脉宽来调整输出功率和波形。PAM是英文“脉冲幅度调制”的简称,它是一种通过改变脉冲序列的脉冲振幅来调整输出信号的大小和波形。

 

03、电压型和电流型的区别是什么?

变频器的主要电路可以分成两种:一种是将直流电源的直流转换成交流的频率转换,另一种是用电容来进行直流环路的滤波;电流型变频器是把电流的直流转换成 AC,它的直流电路滤波器是电感器。

 

04、为什么变频器的电压随频率的变化而变化?

电机的电磁扭矩是由电流和磁通量共同作用产生的,不能超出额定电流,否则会造成电机发热。因此,随着磁通量的减少,电磁扭矩必然会下降,从而使负载容量下降。

 

从方程式 E=4.44* K* F* N*Φ可知,在变频调速时,马达磁路随工作频率 fX的变化幅度较大,极易造成马达磁路饱和,造成磁场波形畸变,从而产生高峰值电流。

 

这样,频率随电压变化,也就是在变频器的输出电压变化的时候,就可以控制变频器的输出电压,从而保证电机的磁通量不变,从而防止出现磁饱和弱磁的情况。在风机、泵等节能型变频调速系统中,常采用此方法。

 

05、使用工作频率供电的电动机,当电压降低时,电流增大;在变频调速系统中,当频率降低时,电压也会降低,则电流会不会增大?

当输出同样的电力(恒力)时,在频率降低(低转速)时,电流增大,但是当扭矩为固定(恒转矩)时,电流基本保持不变。

 

06、在变频器工作时,起动电流和转矩如何?

使用变频调速运行时,电动机的转速、电压都相应地升高,启动电流控制在额定电流150%以内(具体取决于机型,可达125%~200%)。采用工频供电,其启动电流是额定电流的6~7倍,因而会造成机械上的电震动。使用变频调速驱动,能平稳启动(延长启动时间)。启动电流是1.2~1.5倍的额定电流,启动力矩在70~120%之间;采用变频调速装置,其启动力矩大于100%,可实现全负荷启动。

 

07、 V/f模式意味着什么?

随着频率的降低,电压 V也按比例减小,如答案4所示。V和 f的比率关系是事先考虑到马达的性能而预先确定的,并且一般地,在控制器的存储器(ROM)中存在可由切换或转换器来选择的若干特征。

 

08、当 V和 f按比例改变时,马达的扭矩是怎样改变的?

当频率下降时,电压会完全成正比地减小,从而使直流电阻保持不变,从而使低速时的地扭矩有减少的趋势。所以,当 V/f处于低频时,为了得到一定的启动力矩,必须把输出电压调高,这样的补偿称为加强启动。其方法有多种,如自动进行、 V/F方式的选择、电位计的调节。

 

09、说明书上说,速度在60到6赫兹之间,也就是10:1,所以低于6赫兹就没有输出了?

低于6赫兹仍然可以输出功率,但是,根据电机的温度和启动力矩等情况,最小工作频率为6赫兹,这时电动机可以输出额定扭矩,不会产生较大的发热问题。变频器的实际输出频率(启动频率)是0.5-3赫兹,取决于设备类型。

 

10、对于一般马达的组合,即使超过60赫兹,也需要一定的扭矩,可以吗?

一般不会。在大于60赫兹(也在大于50赫兹的情况下)的电压保持不变,基本上是恒定的功率特征,并且在高速时需要同样的扭矩。

 

11、开环意味着什么?

把速度检测器(PG)设置在所用的电动机设备上,并向控制设备反馈实际的旋转速度,称之为“闭环”,而不需要 PG运行的,则称为“开环”。一般变频器采用开环模式,也有采用选件实现 PG反馈的.闭环无转速传感器采用基于磁通的数学模型计算出电动机的实际转速,等于采用了一个虚拟的转速传感器实现闭环控制。

 

12、当实际转速偏离给定的转速时该怎么办?

开环时,在给定的频率下,电动机的转速在额定转差率范围(1%至5%)变化。对调速精度要求较高,甚至负荷变化也需要接近给定转速的情况,可以使用带 PG反馈的频率转换(可选部件)。

 

13、如果使用 PG马达,在反馈后是否可以提高转速精度?

变频调速系统采用 PG反馈,可改善其准确度。但是,转速精度的大小与 PG自身的精确度以及变频调频的解析度有关。

 

14、失速预防作用指的是什么?

如果在一定的加速时间内,变频调速器的输出频率的改变比速度(角度频率)大得多,那么变频器就会因为过流而跳闸,从而使工作停止,也就是所谓的失速。为了避免电动机失速而导致电动机持续工作,必须对电流的幅值进行频率控制。在加速时,适当降低车速。同样的,当你放慢速度的时候。这两种情况组合在一起叫做“失速”。

 

15、一个有加速和减速的区别,一个是加速和减速,一个是加速,一个是减速,这是什么意思?

加速和减速可以分开指定,适用于短加速、低速减速、或要求严格确定生产时间的小型机床,但是在风机驱动等场合,加速时间和减速时间可以同时确定。

 

16、再生刹车是什么?

当电动机在工作时的命令频率被降低时,电动机变成了一种异步发电机,并起到刹车的作用,这种情况被称为再生(电)刹车。

 

17、能获得更大的刹车功率吗?

将电动机所产生的电能储存到变频调速电容中,根据电容的电容和电压的大小,其再生功率为额定扭矩的10%~20%左右。如果使用选择的制动器,则能达到50%~100%的效果。

 

 

18、请说明变频调速装置的保护作用。

其防护作用可以分成两大类:

(1)在发现异常状况后,诸如防止过流失速、再生过电压失速等纠正操作,并自动执行纠正操作。

(2)在检测到异常之后,将功率半导体装置 PWM控制信号关闭,从而使电动机停止工作。例如过电流切断,再生过电压切断,半导体冷却风扇过热,以及瞬间断电等。

 

19、为什么当负荷与离合器联接时,频率转换器的保护作用会发生作用?

当采用离合器联接负荷时,在联接的一刹那,电动机由空载向大转差的方向发生剧烈的转变,大电流使变频器发生过电流跳闸,无法正常工作。

 

20、同一车间的大型电动机同时运行,变频调速装置在运行时停止,原因何在?

电动机启动时,会经过相应于电动机的启动电流,电动机的定子端的变压器会出现电压下降,当电动机容量较大时,这种压力下降也会很大,与同一台变压器相连的变频器会判定为欠压或瞬间停,从而使保护函数(IPE)工作,从而导致停机。

 

21、频率转换的解析度是什么?那又如何?

在数字式变频调速系统中,即使采用了模拟信号,其输出频率也是有级确定的。这种差别的最小单位叫做频率转换解析度。频率转换分辨率一般在0.015到0.5赫兹之间.举例来说,如果分辨率是0.5赫兹,则23赫兹以上的频率可以是23.5赫兹,24.0赫兹,所以马达的运动也是一阶跟着的。因此,在使用持续的卷取控制时,会产生问题。此时,若分辨率约为0.015赫兹,4级马达1级差为1 r/分钟或更低,亦能完全适用。此外,有些机型给出的解析度和输出解析度不一样。

 

22、安装变频器时,是否有固定的方向?

变频器内、后两层的构造均考虑到制冷效果,上下的关系对通风也很重要,所以,在盘内、挂在墙上的单位均采用纵向位置,尽量竖直。

 

23、在不采用软启动的情况下,将电动机直接插入特定频率的变频调速系统中,能否实现?

在较低的频率下可以,但是当给定的频率较高时,它与直接启动的工频电源的情况类似。当启动电流较大时(额定电流为6~7)时,电动机无法启动,原因是变频调速断开过电流。

 

24、超过60赫兹的电机应该注意哪些事项?

在60赫兹以上工作时,必须注意下列问题:

(1)在这种速度下,机械和设备应尽可能地(机械强度,噪声,振动等)工作。

(2)电动机进入恒定输出范围,使其输出力矩保持工作(风机、泵等轴的输出功率与转速之比成正比,因此,当转速稍稍提高时,要小心)。

(3)要全面地考虑轴承的使用寿命问题。

(4)中频或更高的马达,尤其是2极马达,当超过60赫兹时,应与厂商详细讨论。

由于减速机的结构及润滑形式的差异,存在一些问题。齿轮的最大功率可以在70-80 Hz之间,当使用油润滑时,如果在低速下持续工作,则会影响到齿轮的磨损。

 

25、可否采用变频器作为单相电动机的动力?能否采用单相供电?

基本没用了。若采用单相调速开关启动,则在运行点以下的转速范围内会烧毁副线圈;如果采用电容启动或电容操作,则会引起电容器爆炸。变频调速系统一般采用三相供电,但是在小功率的情况下,也有采用单相供电的。

 

26、变频器自身的功耗是多少?

这与变频调速系统的类型、运行状态、频率等相关,但是要给出答案却是非常困难的。但是,60 Hz以下的频率转换器的效率在94%-96%之间,可以计算出它的损失,但在FR-K型变频器中,如果考虑到刹车时的损失,会增加功耗,所以需要注意控制板的设计。

 

27、为什么6-60 Hz范围内不能持续工作?

普通电动机通过安装在轮轴上的外扇或转子端环的刀片来进行冷却,如果转速降低,冷却效果就会下降,从而无法承受高速运行时产生的热量,因此,在低速时应减小负荷扭矩,或者将功率较大的变频调速与电动机结合,或者使用专门的电动机。

 

28、使用带刹车的马达有哪些问题?

制动励磁回路供电必须从变频调速装置的输入端提供。若变频调速器在输出电力时刹车工作,会导致过流。因此,在转换器的输出结束后,要重新启动刹车。

 

29、想用变频调速驱动具有提高功率因数的电容的电动机,但电动机没有动作,请解释理由。

变频器的电流流入用于提高功率因素的电容,因为它的充电电流引起了变频调速(OCT),因此无法启动,因此,应将电容器拆卸后运行,而提高电源因素,可在变频调速装置的输入端插入交流电抗器。

 

30、变频器的使用寿命是多长?

虽然变频器是静态设备,但是也有一些耗材设备,如滤波电容器、冷却风扇,只要定期保养,可以使用10年。

 

31、变频器内部装有散热风扇,风向是什么?万一风扇坏了怎么办?

对于小型机组,也有不带冷却的风机。有风机的机种,风向由下往上,故安装变频调速器的地方,不要放置妨碍吸、排气的机械设备。另外,在变频器上面,不能放热的部件。当风机出现故障时,可以通过风扇的停机或者通过冷却风扇的温度检测来进行保护。

 

32、滤波电容器是一种消耗性的产品,如何判定其使用寿命?

电容用作滤波电容,它的静电容会逐渐降低,并按一定的周期测定其电容值,并以85%的额定功率值为参考。

 

33、安装变频调速装置时,安装方向是否受到限制

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