摘要： 變頻器過電壓主要是由于變頻器輸出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)（相當(dāng)于發(fā)電機(jī)），這時(shí)就會(huì)造成變頻器過電壓。由于變頻器與電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合不同，產(chǎn)生過電壓的原因也不同。本文闡述了鋼管傳動(dòng)線變頻器的一次故障分析與處理。

關(guān)鍵詞：變頻器；過電壓報(bào)警；鋼管傳送線

1 鋼管傳動(dòng)線簡(jiǎn)介

      我公司有一防腐分廠，專門用于輸油輸氣等鋼質(zhì)管道的內(nèi)外防腐。車間內(nèi)有多條運(yùn)輸鋼管用傳動(dòng)線， 主要傳動(dòng)方式為兩排實(shí)心輪胎使鋼管螺旋式前進(jìn)，一排作為主動(dòng)輪由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一排作為從動(dòng)輪。如圖1所示：

圖1

1 鋼管傳動(dòng)線變頻器過電壓報(bào)警帶來的損失

      變頻器過電壓主要是指中間直流回路過電壓，其引起的危害諸多。例如引起電動(dòng)機(jī)磁路飽和、損害電動(dòng)機(jī)絕緣、對(duì)中間直流回路濾波電容器壽命產(chǎn)生直接影響等。所以一般變頻器廠家將中間直流回路過電壓值進(jìn)行限定，一旦電壓超過限定值，變頻器便產(chǎn)生過電壓報(bào)警。但是對(duì)于一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的防腐生產(chǎn)線來講，一次的過電壓報(bào)警的損失是十分嚴(yán)重的。變頻器報(bào)警會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的停車，進(jìn)而造成廢品。重新開車?yán)速M(fèi)大量原材料（工藝要求），造成的廢品需要扒去原有防腐層再重新進(jìn)入生產(chǎn)程序，處理這樣的一根防腐管的費(fèi)用為幾千元。

2 變頻器過電壓原因

一般情況下變頻器過電壓主要原因來自以下兩個(gè)方面

1) 來自電源輸入側(cè)的過電壓

      正常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%~+10%，經(jīng)三相橋式全波整波后中間直流的峰值為590V，個(gè)別情況下的電源電壓達(dá)到450V，其峰值電壓也只有630V，并不算很高，一般電源電壓不會(huì)使變頻器因過電壓跳閘。電源輸入側(cè)的過電壓主要是指電源側(cè)的沖擊過高，如雷電引起的過電壓、補(bǔ)償電容在合閘或斷開時(shí)形成的過電壓等，主要特點(diǎn)是電壓變化率dv/dt和幅值都很大。

2）來自負(fù)載側(cè)的過電壓

       主要是指由于某種原因使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，即電機(jī)處于的實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻器頻率設(shè)定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài)，負(fù)載在傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的6個(gè)續(xù)流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)，如果變頻器中沒有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達(dá)到限定值即跳閘保護(hù)。

4 故障現(xiàn)象

      車間內(nèi)其中有一條鋼管傳動(dòng)線由三臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)三臺(tái)交流電機(jī)控制，三臺(tái)變頻器的頻率由一個(gè)電位器聯(lián)動(dòng)控制亦可由三個(gè)電位器單動(dòng)控制(如圖2所示)，通常生產(chǎn)時(shí)使用一個(gè)電位器聯(lián)動(dòng)控制，便于頻率調(diào)節(jié)。某日，一臺(tái)維修過的變頻器投入使用后，操作人員反映傳動(dòng)線頻繁故障報(bào)警。維修人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)有一臺(tái)變頻器顯示主回路過電壓報(bào)警故障，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)一般是在鋼管加速時(shí)由于人為操作失誤,未及時(shí)松開加速按鍵，造成加速中的鋼管頂?shù)角懊嬲Ｋ俣冗\(yùn)行的鋼管，致使前面的鋼管及傳動(dòng)輪被加速運(yùn)行（我們稱之為頂管現(xiàn)象），電機(jī)產(chǎn)生反饋電壓造成變頻器過電壓報(bào)警，即上述變頻器過電壓原因中的來自負(fù)載側(cè)的過電壓報(bào)警。維修人員在現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)發(fā)現(xiàn)并非人為原因造成。

圖2

5 故障查找、分析與處理

      讓操作人員操作，維修人員監(jiān)視故障變頻器，發(fā)現(xiàn)其它兩臺(tái)變頻器運(yùn)行在24Hz時(shí)，故障變頻器卻運(yùn)行在22Hz。由此分析故障原因，定是由于一根鋼管在穿越兩個(gè)不同頻率段的傳動(dòng)線時(shí)，致使頻率較慢的變頻器過電壓報(bào)警。在查看故障變頻器的參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)此變頻器的參數(shù)與其它正常工作的變頻器參數(shù)完全一樣。同樣型號(hào)的變頻器、同樣的參數(shù)、同一個(gè)電位器調(diào)節(jié)，卻調(diào)節(jié)出了不同的頻率。分析應(yīng)是由于維修后的出廠設(shè)置有偏差或硬件問題導(dǎo)致信號(hào)輸出偏差。但在為保生產(chǎn)又無備件的情況下，只能試圖其它方法以最快的時(shí)間進(jìn)行處理。

      技術(shù)人員嘗試用參數(shù)調(diào)節(jié)使故障變頻器達(dá)到正常運(yùn)行頻率。首先在看到故障變頻器正常運(yùn)行時(shí)較其它兩臺(tái)變頻器少2Hz的情況下，通過計(jì)算調(diào)節(jié)偏置參數(shù)增加4%，預(yù)想問題可以得已解決。但在試運(yùn)行的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，故障變頻器的v/f曲線與其它兩臺(tái)變頻的v/f曲線出現(xiàn)了交叉點(diǎn)（如圖3所示）。當(dāng)變頻器運(yùn)行在20Hz時(shí)，三臺(tái)變頻器的頻率是一致的。當(dāng)?shù)陀?0Hz時(shí)，故障變頻器略高于其實(shí)它兩臺(tái)變頻器的頻率。當(dāng)高于20Hz時(shí)，故障變頻器開始低于其它兩臺(tái)變頻器的運(yùn)行頻率。由此判斷，并非是故障變頻器的偏置出現(xiàn)問題，而v/f曲線的斜率較正常v/f曲線出現(xiàn)負(fù)偏差(如圖4所示)。技術(shù)人員調(diào)整故障變頻器的增益參數(shù)，通過多次調(diào)試，將故障變頻器的增益參數(shù)鎖在110%（其它兩臺(tái)變頻器增益參數(shù)為出廠設(shè)置值—100%），此時(shí)故障變頻器的v/f曲線斜率與其它兩臺(tái)變頻器的v/f曲線斜率恰好相同。試運(yùn)行，一切正常，生產(chǎn)得已恢復(fù)。

                    圖3                                        圖4

6 小結(jié)

      經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐總結(jié)，鋼管傳動(dòng)線變頻器過電壓故障主要有以下原因造成：

      1) 人為操作失誤：在鋼管加速時(shí)由于操作失誤未及時(shí)松開加速按鍵，造成加速中的鋼管頂?shù)角懊嬲Ｋ俣冗\(yùn)行的鋼管，致使前面的鋼管及傳動(dòng)輪被加速運(yùn)行，電機(jī)產(chǎn)生反饋電壓造成變頻器過電壓報(bào)警。

      2) 傳動(dòng)線螺距差異較大：即不同位置實(shí)心輪胎的旋轉(zhuǎn)角度相差過大，造成鋼管行進(jìn)速度不一致。在較高速度生產(chǎn)的情況下，靠改變電機(jī)頻率來實(shí)現(xiàn)追管已不能滿足連續(xù)生產(chǎn)需求時(shí)，調(diào)整生產(chǎn)線時(shí)員工會(huì)人為增加追管處實(shí)心輪胎的角度來增加鋼管的前進(jìn)螺距(鋼管旋轉(zhuǎn)一圈所行進(jìn)的距離)，但如果調(diào)整過大或不合適時(shí)亦會(huì)造成頂管現(xiàn)象。

      3) 變頻器自身原因：如文中所述。

      4) 理論上還有一種為來自輸入側(cè)的過電壓報(bào)警，但在實(shí)際處理問題中并不多見。