案例1
某水務局一臺45kW西門子430變頻器，拖動一臺45kW水泵電動機，當變頻器開機時，輸出頻率上升到16Hz，變頻器過電流跳閘，復位后重新起動，仍然在16Hz過電流跳閘。
故障分析
該泵為離心水泵，沒有沖擊現(xiàn)象，離心水泵的負載特性如下圖所示，從特性線分析，當頻率在16Hz時，變頻器的電流很小，遠遠小于額定值，不會造成過電流跳閘。但葉輪卡住電動機堵轉(zhuǎn)，電流會很大。如是葉輪卡住頻率上升不到16Hz就會跳閘，所以過電流跳閘另有原因。電動機繞組短路的可能性最大。
故障處理
斷開電動機，變頻器空載運行正常(該變頻器可以空載運行)，再接入電動機，仍然在16Hz左右出現(xiàn)過電流跳閘。換一臺電動機，運行正常，說明過電流是電動機故障。將電動機分解，發(fā)現(xiàn)電動機繞組有短路現(xiàn)象。
總結(jié)
水泵在頻率較低的情況下出現(xiàn)過電流跳閘，主要原因一是電動機堵轉(zhuǎn)。二是電動機繞組短路。
案例2
一金屬加工企業(yè)變頻器改造項目，用一臺75kW施耐德變頻器拖動一臺75kW電動機。變頻器起動過程中跳“OCF”，不能工作。
故障分析
該機負載為機械傳動，負載為恒轉(zhuǎn)矩特性，如下圖所示工作頻率在任何值都有過載的可能。首先盤車沒有卡住現(xiàn)象，過電流不是負載引起。只有電纜短路、 電動機繞組短路。電動機為舊電機，繞組短路的可能性大。
故障處理
將電動機接線斷開，重新起動，變頻器工作正常。測量電動機繞組電阻，沒有短路現(xiàn)象。后將電動機又接回變頻器，仍然跳“OCF”。將電動機分解，發(fā)現(xiàn)電動機繞組有短路燒痕，判斷為電動機匝間短路。因為電動機為工作多年的老電動機，絕緣程度大大下降，變頻器的輸出波形又為PWM波，造成電動機匝間局部短路。重新?lián)Q一臺電動機，故障排除。
總結(jié)
因為測量電動機繞組用的是萬用表，萬用表一是內(nèi)部的供電電壓只有1.5V，太低，二是電阻的最小分辨率為1Ω，而該電動機的正常繞組電阻小于1Ω，所以用萬用表是測不出來的。一般檢查電動機的直流電阻要用交流電橋。
在設備改造時，要注意老電動機的絕緣性能是否下降，如不能適應變頻器的要求，就要選用變頻器專用電動機或新的電動機。
案例3
料漿泵選用富士FRN90P9S-4CE變頻器，額定電流176A；配用90kW電動機，額定電流164A。在系統(tǒng)調(diào)試過程中，頻率約在12Hz時電動機堵轉(zhuǎn)，隨后變頻器過電流跳閘。復位后重新起動，故障依舊。
故障分析
因為是新安裝系統(tǒng)，設備損壞的可能性很小。檢查設定參數(shù)，變頻器轉(zhuǎn)矩提升保持為出廠設定值0.1，0.1是轉(zhuǎn)矩提升功能設置為減轉(zhuǎn)矩特性。由于該系統(tǒng)工藝流程影響，出口存有初始壓力，當變頻器輸出頻率上升到12Hz時，初始壓力最大，造成電動機堵轉(zhuǎn)過電流。
故障處理
該變頻器是風機水泵專用變頻器，其U/f曲線是二次方減轉(zhuǎn)矩特性，如下圖所示。該變頻器具有轉(zhuǎn)矩自動提升功能，它根據(jù)變頻器的實際輸出轉(zhuǎn)矩，自動提升補償，將轉(zhuǎn)矩提升碼改為0.0，選擇轉(zhuǎn)矩自動提升模式，電動機起動正常。
總結(jié)
減轉(zhuǎn)矩特性是風機水泵的專用特性線，目的主要是為了節(jié)能。但因為起動轉(zhuǎn)矩小，在一些特殊場合，要根據(jù)實際情況進行轉(zhuǎn)矩提升。
案例4
某水泥回轉(zhuǎn)窯配用Y315L2-8、110kW電動機? 選用美國AB公司1336S-B250HP變頻器驅(qū)動?？蛰d試車時起動運轉(zhuǎn)正常，但下料后再起動時，頻率上升到10z左右，電動機堵轉(zhuǎn)變頻器過電流保護跳閘，過電流值高達530A。
故障分析
水泥回轉(zhuǎn)窯帶物料起動時，因物料的偏轉(zhuǎn)角隨著旋轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動逐漸增大(見下圖)，當物料的重力造成的附加阻轉(zhuǎn)矩達到一定值時，使變頻器過電流跳閘。
故障處理
調(diào)整變頻器壓頻比U/f曲線，當f為37Hz時U為380V，起動成功。但完成起動后變頻器進入恒功率運行，因電動機磁通過大導致電動機鐵心飽和發(fā)熱，20Hz時電流高達380A，無功電流約占80%。
實際過電流是在10Hz左右，因此，只要在1/3基頻以下的低速區(qū)間設置足夠的轉(zhuǎn)矩提升，在其他頻率段基本保持恒轉(zhuǎn)矩下U/f曲線的斜率，是能夠完成回轉(zhuǎn)窯調(diào)速控制的，也就是應該設置低頻轉(zhuǎn)矩補償。通過反復調(diào)整低頻轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)，回轉(zhuǎn)窯起動成功(新設置的轉(zhuǎn)矩補償線如下圖所示)。
總結(jié)
進行轉(zhuǎn)矩補償就是修改變頻器的基本U/f線?；綰/f線是按電動機的最佳工作狀態(tài)設置的，理論上一般不做改動。低頻轉(zhuǎn)矩補償線實際上是電動機的臨時工作線，電動機起動之后，是不工作在補償線上的。如果修改了電動機工作點處的U/f線，特別是向提升的方向修改，那么電動機工作中就會出現(xiàn)過熱、過電流等不正常現(xiàn)象。該設備應選用矢量變頻器。
案例5
一臺日本松下電工BFV7037FP(3.7kW)變頻器，拖動3.7kW電動機。安裝完畢通電試機。按下起動按鈕，操作面板顯示屏顯示的頻率由低向高變化，可是電動機卻不轉(zhuǎn)，只是在不停地顫抖，同時伴隨著很大的噪聲，并顯示過載。
故障分析
根據(jù)現(xiàn)象判斷，一是外電路有問題，二是參數(shù)設置有問題(因變頻器是新機不會有硬件問題)。停機檢查主電路與控制電路，將接線端子重新連接旋緊，開機再試，仍不能運轉(zhuǎn)。
按操作面板上的功能鍵“SET”，把顯示屏切換到顯示輸出電流，再次起動電動機，顯示過。檢查電動機的傳動帶松緊適度，用手盤動帶輪也不覺得沉重，這時才考慮到變頻器的功能參數(shù)是否設置不當。
故障排除
該變頻器有71種功能碼，與電動機起動有關的參數(shù)為“加速時間”和 “轉(zhuǎn)矩提升水平”。如果這兩個參數(shù)的設置與電動機的負載特性不匹配，就會造成電動機無法起動。加速時間設置過短、轉(zhuǎn)矩提升水平設置過大，都可能引起變頻器電流過大。按變頻器
“MODE”鍵進入功能設定模式，將P01=2s(第一加速時間)修改為P01=6s；P05=20(轉(zhuǎn)矩提升水平)修改為P05=8。設置完畢，將顯示屏設為主顯示方式。按下起動按鈕，電動機起動、運行正常，輸出電流顯示在4.8A左右。
總結(jié)
該變頻器故障是加速時間設置太短和轉(zhuǎn)矩提升水平選得太大(P05=20是該變頻器的最大轉(zhuǎn)矩補償)造成的。轉(zhuǎn)矩提升具有兩重性，當變頻器的轉(zhuǎn)矩不足，電動機無法起動時，適當進行轉(zhuǎn)矩提升，可以使電動機正常起動；如果補償過頭，造成電動機過大的無功電流，因無功電流形不成轉(zhuǎn)矩，電動機抖動不轉(zhuǎn)，變頻器因電流過大報過電流。
案例6
有一回轉(zhuǎn)窯改造項目，原用55kW電動機驅(qū)動，因回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)溫度較高，熱膨脹系數(shù)較大，窯體變形嚴重，使起動及工作電流增大，電動機經(jīng)常堵轉(zhuǎn)不能正常運轉(zhuǎn)。改造時考慮到原電動機的功率不足，選擇90kW、6極電動機，選擇惠豐HF-G7-90T3型90kW通用變頻器，該變頻器額定電流180A。在試車運行中頻繁跳“OC”過電流，過電流值高達330A，使生產(chǎn)不能正常進行。
故障分析
根據(jù)電動機經(jīng)常堵轉(zhuǎn)，其瞬時功率已經(jīng)大于110kW(因電動機的過載能力為2倍)，即選擇90kW變頻器容量不夠。后通過論證，選擇160lW變頻器，該變頻器額定電流320A，過載能力為1.5～1.8倍，過載極限電流為480～570A。更換變頻器后工作正常，再沒有出現(xiàn)過電流跳閘現(xiàn)象。
故障總結(jié)
該案例最后選擇變頻器的額定容量電流等于電動機的最大過電流值，即320A≈330A。該設備是摩擦性負載，這類負載可以根據(jù)經(jīng)驗公式：變頻器容量是電動機容量的 1.5～2倍的范圍內(nèi)選取。
在要求長期工作而不跳閘的場合，變頻器的容量應按最大負載瞬時電流選取，以保證變頻器長期穩(wěn)定工作；變頻器工作中偶爾跳閘對生產(chǎn)影響不大的場合，其容量可以按變頻器的過載極限電流等于電動機的瞬時最大電流選取。
案例7
一臺110kW富士水泵專用變頻器，拖動一臺110kW水泵電動機，泵房距離變頻器200m，變頻器和電動機采用三相屏蔽電纜連接。工作中變頻器經(jīng)常報過電流跳閘。
故障分析
檢查變頻器的顯示電流，超過了電動機的額定電流，檢查電動機的溫升，在正常范圍之內(nèi)。懷疑是電纜太長，其分布電容產(chǎn)生的漏電流所致。電纜電路如下圖所示，在三條相線中，互相存在分布電容，該電容的大小和電纜的長度成正比。因為變頻器輸出的是PWM脈寬調(diào)制波，頻率在3kHz以上，使分布電容的容抗減小，分布電容的電流和頻率的關系為：Xc=1/2πfC，Ic=Uc/Xc，由公式可見，降低電源的頻率和減小電容的電容量，都可以減小相線之間的漏電流。
為了確定是否電纜中出現(xiàn)了漏電流，將電動機拆掉，空試電纜，變頻器顯示很大的輸出電流，看來電纜中確實具有較大的漏電流。
故障處理
因為電動機和變頻器之間的距離不能改變，也就是電纜的分布電容不能改變。在變頻器的輸出端增加了一臺交流電抗器(見下圖)，濾除了PWM高次諧波，使相線電流變?yōu)楣ゎl電流，變頻器過電流跳閘現(xiàn)象消失。
案例8
一臺富士FR5000G11S、11kW變頻器拖動一臺Y2-132S-6、7.5kW電動機，投入運行時，頻繁過電流跳閘，顯示“OC”。經(jīng)測定該電動機的堵轉(zhuǎn)電流達到50A。
故障檢查
因為是新安裝系統(tǒng)，變頻器、電動機損壞的可能性很小?，F(xiàn)場檢查機械部分是否卡死，盤車輕松，無堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象；檢查電纜及電動機，無短路故障。后參考變頻器使用說明書，檢查變頻器的設置參數(shù)。經(jīng)檢查，變頻器的頻率控制特性線設置為頻率正向偏置3Hz。
該電動機為6極，額定轉(zhuǎn)速為970r/min， 轉(zhuǎn)速差為30r/min，轉(zhuǎn)差頻率為30P/60=30 ×3/60=1.5Hz。變頻器的頻率偏置是轉(zhuǎn)差頻率的2倍(3Hz/1.5Hz=2)。
因電動機的定子電流和變頻器的轉(zhuǎn)速差成正比，當電動機突然加上兩倍的額定轉(zhuǎn)速差時，定子電流也為額定電流的兩倍，電動機的轉(zhuǎn)子還沒來得及轉(zhuǎn)動，變頻器已形成過電流跳閘。
故障排除
如下圖所示，將頻率控制特性線原設定的3Hz正向偏置修改為出廠設置，故障排除。
總結(jié)
參數(shù)設置不合理也可以造成變頻器過電流。這就提示我們，在變頻器調(diào)整時，如果出現(xiàn)了過電流現(xiàn)象，因設備都是新的，自身故障可能性很小，除了檢查電動機等外負載之外，還要檢查一下變頻器的參數(shù)設置。
案例9
某鋼廠采用ABB ACS800/220kW變頻器，驅(qū)動一臺160kW、4極電動機，用于一小型軋機。變頻器采用矢量控制，用數(shù)字旋轉(zhuǎn)編碼器組成速度閉環(huán)。有一天開機啟動就出現(xiàn)過電流跳閘。
故障檢查
該機啟動就報過電流，因為軋鋼還沒有開始，過電流和負載無關。原因在電動機。用電流卡表測量輸出電流，超過400A，過電流不是誤報。
該機采用矢量閉環(huán)控制，通過編碼器檢測電動機的輸出轉(zhuǎn)速，編碼器安裝在電動機的后軸上，與電動機同速轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)速信號通過電纜回傳到變頻器，進行速度轉(zhuǎn)矩控制。編碼器連接見下圖所示。當編碼損壞，沒有了速度反饋信號，變頻器輸出電流會大幅度上升，引起過電流跳閘。通過外觀觀察，編碼器損壞。
故障維修
更換一只新的同型號的旋轉(zhuǎn)編碼器，過電流故障排除。
總結(jié)
當旋轉(zhuǎn)編碼器損壞出現(xiàn)反饋脈沖丟失現(xiàn)象時，脈沖反饋到變頻器的比較器，反饋脈沖低于目標給定脈沖，比較器輸出正的誤差信號，變頻器輸出電流增大，使電動機提速，其結(jié)果是變頻器過電流跳閘。這也是一條經(jīng)驗：變頻器矢量閉環(huán)應用，旋轉(zhuǎn)編碼器損壞會造成變頻器過電流跳閘。
案例10
一臺丹弗斯VLTFC360-37kW變頻器，驅(qū)動水泵工作。該機為新安裝變頻器，剛應用兩個月，一天早晨剛一啟動出現(xiàn)放電聲音，隨后出現(xiàn)焦糊味，變頻器停機黑屏，已經(jīng)燒毀。
故障分析
新變頻器，工作狀態(tài)良好，三相輸入電壓正常，為什么早晨一起動就瞬間燒毀呢？該變頻器在北方應用，冬天晚上室外氣溫已經(jīng)降到零下20℃，車間因為晚上不工作，溫度較低，早晨上班時室內(nèi)溫度快速上升，變頻器的模塊出現(xiàn)溫差結(jié)露，通電時因為結(jié)露短路，造成模塊電極對地放電損壞。從丹弗斯變頻器結(jié)構(gòu)圖看：后背金屬散熱器因為結(jié)露，使模塊和散熱器失去絕緣而放電擊穿。
結(jié)論
結(jié)露現(xiàn)象是電子電器在應用中需要注意的問題。在北方的冬季，設備從室外進到室內(nèi)，不要馬上通電試機，要等到設備和室內(nèi)溫度平衡后再通電開機，防止結(jié)露造成設備器件損壞。
相關閱讀
變頻器與自控系統(tǒng)配合使用時應注意什么問題
怎樣理解和調(diào)試變頻器的加速時間和減速時間
