浅谈变频器的原理与维护

蒋文辉1  ,刘建军2

摘要：随着工业的不断进步，电动机在各个行业得到了非常广的普及，同时变频器作为一种高效的节能设备也在众多企业工厂得到关注和应用。作为电气设备，变频器也会出现各种故障，同时也要维修和日常维护。本文简单介绍了变频器的原理、结构及常见故障；变频器的维修、维护。

关键词：变频器；原理；故障处理

前言：在企业工厂的发展过程中，电动机是工厂的动力源，同时也是耗电大户，节能就变成企业控制成本的重点之一。变频器作为近些年来快速发展的节能设备，它常用于交流电动机转速的调节，不仅有卓越的节能效果，还有很好的调速功能，同时能够保护电动机附带的其他动力设备，避免在直接启动时电流过大造成的冲击引起设备机械故障，从这看来变频器是理想节能的控制设备。

一、变频器的工作原理及结构

众所周知，交流电动机同步转速科学公式如下：

n=60f(1-s)/p

式中

n—电动机的转速；

　　f—电动机的频率；

　　s—电机的转差率；

p—电机的极对数。

通过公式可以理解，转速n和频率f是成正比的，当我们变换电机的频率f时，电机转动的速度也就随之改变，频率f在0～50Hz的范围内变化时，电机转动的速度变动范围就很宽。所以变频器是改变电机的动力电源频率达到速度变化调整的，这是种理想实用、高性能的变速调速方法。

工频电源被变频器转换成各种频率的交流电源，达到电动机的变速运行，它的主要电路有整流电路、起动保护、滤波电路、逆变电路、指示电路、制动单元等。其中主要的整流电路将交流电转换成直流电，滤波电路对整流电路输出完成滤波，逆变电路把直流再逆成交流电。

二、变频器故障及处理  

1.过电流和过栽故障

变频器过电流和过载故障是经常出现的。检查这些故障时先将负载断开，判断是因为是负荷过载引起的还是电气主回路控制回路的故障。假如是电气方面问题，然后将变频器和电动机电缆脱离开进行检查，进一步检查是哪个部位的问题。

1.1外部原因

(1)因为电动机负载突然变化，引发较大冲击电流从而过电流保护。此故障通常是短暂的，重启变频器后会恢复运行，假如经常出现负载突变的状况，就要选取相应举措制约负载突变或者选用略大容量通用变频器，通用变频器的动态响应快、控制速度也快，使变频器的输出电流平稳，防止过电流。

(2)电机、电缆相间或者相对地绝缘损坏，引发相间短路或相间对地短路，而导致的过电流，通常这类故障首先将电机空载试转，还仍然出现过流故障，再将出线电缆断开，对电动机和电缆分别检查。

(3)寄生电容存在绕组和外壳之间、电缆和大地之间，通过寄生电容就会出现高频漏电流流向大地，容易产生过电流或者过电压的故障，通常解决此类问题的方法是加滤波器或者更换大容量变频器[1]。

1.2变频器自身原因

(1)参数拟定的不正确，比如加速或者减速的时间太短等，变频器的很多参数设置不当时都可能造成变频器故障。所以，故障类型是五花八门的，要依据具体的状况来分析。

(2)变频器的主回路有问题，比如变频器整流回路或逆变回路的元器件损坏就会直接造成过电流保护动作。

(3)控制电路的检验测定元件发生故障，造成逆变器工作不正常或过电流保护动作。

(4)受到电磁干扰，造成变频器的误动作。检查变频内部故障很复杂，可通过变频器本身故障诊断系统来判断分析。

2.参数设置故障和处理

变频器使用时，参数设定的不正确，就会造成通用变频器不工作、工作不能正常的或时常出现保护动作。在出厂时通常变频器会做了设定，把每个参数会设定默认值，叫缺省值，实际使用时需从以下进行：

(1)确定电动机的参数，把电机功率、电流、电压、转速及最大频率等参数在变频器中拟定。

(2)控制方式拟定有频率(速度)控制，转矩控制，PID控制或者其它控制的方式。每种控制方式都有一组数据范围设定，假如这些个数据设置有误，会造成变频器工作不正常，或者引起故障保护动作。

(3)启动方式，在出厂时变频器是设定面板启动，也可依据现场状况采取面板、通信方式、外部端子等其他方式。

(4)变频器频率给定参数选用，通常变频器频率给定有多个方式，有面板给定、电流给定、外部给定或通信方式给定，可选用一个或多个方式组合。如果出现参数类故障，变频器会无法正常运行，依据故障代码或说明书修改参数。

3.其他类型故障

3.1过热保护

变频器过热保护有电机过热保护和变频器过热保护两种。造成过热的因素也是多方面的，通常电机过热保护动作要检查电机散热或者通风，变频器过热保护动作，要检查变频器冷却风扇和通风。

3.2电磁干扰

变频器在工作时，经常出现电磁干扰而引起的故障，易造成变频器误动作，无法正常启停，或者导致模拟控制信号的失真，严重的时会损坏变频器。

3.3开停控制回路的故障

这种故障排查需判断是外部回路故障还是内部故障。先将外部的停止和连锁信号去掉，再短接启动信号端子，假如可以启动则检查外部电路。

3.4和变频器载波频率相关的故障

变频器载波频率是可调的，载波频率出厂值通常与现场需要的不同，则要调整。但实际调整时经常由于载波频率值设定不适。导致各种异常情况。甚至损坏变频器。

当载波频率较高时，电流波形输出较好，但频率太高时，变频器的本身消耗变大，载波频率较低，电机转距减少，损耗变大，电机的温度会增高。通常调试过程时可以探性的调整载波频率，遵守电机功率大的，采用载波频率低一些，并且从低端向高端调整。必须先确定适当的载波频率之。再判断是否加装滤波器或谐波抑制的装置[2]。

三、变频器定期维护检查

1.整体检查

（1）确认环境温度、震动、湿度，检查周围有没有放置异物、危险品等；

（2）用万用表等仪器测量控制电路、主回路的电压有无异常；

（3）检查变频器触摸面板显示字符是否清楚，是否缺失字符，检查框架是否有异响、变形等，螺栓有无脱落，前面板是否因为过热引起变色，是否沾有灰尘、油污等；

2.主电路检查

（1）检查导线接口、电缆等螺栓是否松动脱落，是否因过热引起变色、破裂等；

（2）检查滤波电容器有无漏液、外壳变形，安全阀好坏，按照需要用仪器测量静电容；

（3）检查电阻、变压器、电抗器等是否过热变色、异响、异味、破裂；

3.冷却系统检查

（1）查看冷却风扇是否异常音响、异常振动，是否过热变色等；

（2）查看散热片、给气或者排气口缝隙是否拥塞，附着异物；

四、结束语

变频器调速节能技术是实现企业工厂节能的有效技术途径，同时它便于维护管理，人机交互也更方便，使得当今变频器的稳定性、可靠性控制精度显著提高，而且变频器对电网冲击小，且较好的联系实际运行的状况，通过变频将电机输出获得控制，达到对电网和相关的设备保护，延长设备运行寿命。本文简略的介绍了变频器的原理及故障处理，具有一定的推广培训学习意义。

参考文献：

[1]高峰.浅谈变频器内部主电路结构及故障处理方法[J].内燃机与配件,2018(05):67-68.

[2]施伟.谈变频器的故障分析与处理[J].科技风,2014(18):101.