變頻器輸出電流超過額定值,且持續(xù)流通時間超過規(guī)定的時間以上時,為了防止變頻器器件、變頻器與電動機之間的連接導(dǎo)線和電動機等損壞要停止運轉(zhuǎn)。過載保護需要反時限特性,通常采用熱繼電器或者電子熱保護。變頻調(diào)速系統(tǒng)過載是由于負載的慣性過大或者由于負載過大使電動機堵轉(zhuǎn)而引起的。變頻調(diào)速系統(tǒng)的過載故障表現(xiàn)為電動機能夠正常運行,運行電流超過額定值,但是超過的幅度不是太大,不足以形成較大的沖擊電流而使過電流保護動作。
(1)過載與過電流保護的區(qū)別
①保護對象不同。變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置過電流保護的保護對象是變頻器,而過載保護的保護對象則是電動機。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,變頻器的容量在選擇時相對電動機的容量有一定的可靠系數(shù),即當電動機過載時,變頻器并不一定過電流。
變頻調(diào)速系統(tǒng)的過載保護由變頻器內(nèi)部的電子熱保護繼電器來完成,在預(yù)置電子熱保護繼電器時,應(yīng)該準確地預(yù)置電動機額定電流和變頻器額定電流之比的百分數(shù)。
IM=(Ie/IN)×100%(7-1)
式中IM——電流取用比;
Ie——電動機的額定電流,A;
IN——變頻器的額定電流,A。
②電流的變化率不同。過載故障電流的變化率di/dt通常都比較小,也就是電流的增加是逐漸的,其時間量級為min。而過電流是突發(fā)性的,電流的變化率di/dt往往較大,其時間量級為μs或ms。
③過載保護具有反時限特性。變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置的過載保護主要是防止電動機過熱,具有反時限特性。反時限使動作時間與過載電流的大小相關(guān),當過載電流大時,動作時間短;反之,則動作時間長。利用這一特性做成的繼電器稱為反時限過流繼電器。它的動作電流和動作時間的關(guān)系可分為兩部分:一部分為定時限;另一部分為反時限。當短路電流超出一定倍數(shù)時,電流的增加不再使動作時間縮短,此時表現(xiàn)為定時限特性。
在電動機發(fā)生過載時,如果電動機過載電流值與電動機額定電流值相比超過得不太多,則允許電動機運行的時間可以長一些;但如果超過得較多,則允許電動機運行的時間將減短。
另外,電動機在低頻區(qū)運行時,電動機的散熱狀況會變差。所以,在同樣過載50%的情況下,頻率越低則允許運行的時間越短。
(2)過載保護動作的原因分析
①過載的主要原因
a.電動機拖動的負載過重。電動機負載過重的主要特征是電動機發(fā)熱,電動機的運行電流超過其額定值。
b.電動機三相電壓不平衡。當電動機電源端的三相電壓不平衡時,將引起某相的運行電流過大,導(dǎo)致過載保護動作,其表現(xiàn)出的主要特征是電動機發(fā)熱不均衡,若變頻器僅采樣一相電流,則檢查變頻器顯示面板上的運行電流不一定能發(fā)現(xiàn)。
c.誤動作。變頻器內(nèi)部的電流檢測部分發(fā)生故障,檢測出的電流信號偏大,導(dǎo)致過載保護動作。
②檢查過載保護動作的方法
a.檢查電動機是否發(fā)熱。如果電動機的溫升不是太高,則首先檢查變頻器內(nèi)的電子熱保護器設(shè)置的保護定值是否正確,如設(shè)置值小于變頻器額定電流150%/min,則應(yīng)增加電子熱保護器的定值;如果變頻器的允許電流已經(jīng)沒有裕量,變頻調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的過載屬于正常過載,則是因為變頻器的選擇不當,應(yīng)加大變頻器的容量,且更換變頻器。電動機在拖動負載時,只要溫升不超過電動機的允許值,則交流電動機是允許在短時間內(nèi)(幾分鐘或幾十分鐘)過載的,而變頻器僅允許150%/min。
若電動機的溫升過高,電動機拖動的負載是生產(chǎn)機械正常運行的工況,則是因為電動機的負荷過重,拖動系統(tǒng)的驅(qū)動部分設(shè)計不合理。這時,首先應(yīng)考慮能否適當加大傳動比,以減輕電動機軸上的負荷。如能夠加大,則加大傳動比。如果傳動比不能加大,則只有更換大容量的電動機。
b.檢查電動機電源端的三相電壓是否平衡。如果電動機電源端的三相電壓不平衡,則應(yīng)檢查變頻器輸出端的三相電壓是否平衡。若變頻器輸出端三相電壓不平衡,則變頻器內(nèi)部有故障。故障部分應(yīng)在變頻器的逆變模塊或者驅(qū)動電路。
若變頻器輸出端的電壓平衡,則應(yīng)檢查從變頻器到電動機之間的線路、所有接線端的螺釘,如果在變頻器和電動機線路之間有其他電器,則還應(yīng)檢查有關(guān)電器的接線端是否都已擰緊,以及觸點的接觸狀況是否良好等。如果電動機側(cè)三相電壓平衡,則應(yīng)了解過載保護動作時的電動機工作頻率。如工作頻率較低,又沒有用矢量控制.則首先降低壓頻比U/f。如壓頻比降低后電動機能帶動負載,則說明原來設(shè)置的壓頻比U/f’過高,而使勵磁電流的峰值偏大,可通過降低壓頻比U/f來減小勵磁電流。如果壓頻比U/f降低后電動機仍帶不動負載,且變頻器具有矢量控制功能,則應(yīng)采用矢量控制方式,否則應(yīng)考慮加大變頻器的容量。
圖7-7過載跳閘的診斷流程圖
c.檢查過載保護是否誤動作。經(jīng)過上述各項檢查且均沒有找到引發(fā)過載保護動作的原因后,應(yīng)檢查是否有由電流檢測和轉(zhuǎn)換電路故障而引發(fā)的誤動作。判斷的方法是在輕載或空載的情況下,用電流表測量變頻器的輸出電流,與顯示屏上顯示的運行電流值進行比較.如果顯示屏顯示的電流讀數(shù)比實際測量的電流大得多,則說明變頻器內(nèi)部的電流測量部分誤差較大,過載保護的動作有可能是誤動作,應(yīng)重點檢查變頻器的電流檢測和轉(zhuǎn)換單元電路。
變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生過載保護動作時,可按圖7—7所示的判斷流程來檢查和分析系統(tǒng)發(fā)生過載故障原因。
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