变频器过流与过载的原因分析报告

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，在同样过载许运

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

50 %的情况下，频率越低则允

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。

图2 变频器输岀侧短路

⑴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。如果变频器的输岀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，则说明变频器的输岀端已经短路或接地。

第二步，要判断是在变频器内部短路，还是在外部短路。这时，应将变频器输岀端的接线脱开，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，存在着一个十分突岀的问题：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

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；图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

看岀，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

急剧增加，过载保护来不及动作，导致过电流跳闸

（2）解决方法

a）首先了解机械本身是否有故障，如果有故障，则修理机器。

b）如果这种过载属于生产过程中经常可能岀现的现象，则首先考虑能否加大电动机和负载之间的传动

比？适当加大传动比，可减轻电动机轴上的阻转矩，避免岀现带不动的情况。但这时，电动机在最高速时

的工作频率必将超过额定频率，其带负载能力也会有所减小。因此，传动比不宜加大得过多。同时还应注意：应根据计算结果重新预置变频器的“最高频率”。

如无法加大传动比，则只有考虑增大电动机和变频器的容量了。

例如，某厂的注塑机在运行过程中，每遇“喷塑”时，常常因过电流跳闸，据观察，有时是电动机堵转后跳闸。

解决方法：将电动机轴上的皮带轮御下，略“车”小一点（如皮带变松，则将电动机底座适当后移），就不再

过电流跳闸了。

2.4升速或降速中过电流

这是由于升速或降速过快引起的，可采取的措施有如下。

（1）延长升（降）速时间

首先了解根据生产工艺要求是否允许延长升速或降速时间，如允许，则可延长升（降）速时间。

（2）准确预置升（降）速自处理（防失速）功能

变频器对于升、降速过程中的过电流，设置了自处理（防失速）功能。当升（降）电流超过预置的上限电流I set时，将暂停升（降）速，待电流降至设定值I set以下时，再继续升（降）速，如图4所示。

图4 升（降）速自处理功能