变频器过流与过载的原因分析

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*1OO%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 运行的时间越短。

2过电流跳闸及原因分析

变频器的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。

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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

50%的情况下，频率越低则允许

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11和电阻压降AU r都大，需要的补偿量也大。但这样一来，在负载较轻，11和电A Ur都较小时，必将引起“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：

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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周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。后改接到风机上，起动时，频率刚上升到10 Hz左右就因过流”而跳闸了。这是因为，

传输带是恒转矩负载，当变频器用到传输带上时，其U /f比必预置得较大。而风机是二次方律负载，低速

时负荷级轻，导致电动机磁路严重饱和，励磁电流严重畸变，峰值很大，使变频器跳闸。

解决方法：将U / f比预置为最小档后就不再跳闸了。

2.3重载过电流

(1)故障现象

有些生产机械在运行过程中负荷突然加重，甚至卡住”，电动机的转速因带不动而大幅下降，电流急剧