电机启动器第8部分：变频驱动器故障的原因

变频驱动器 (VFD)是 一种电子电机控制器，用于调节同步或感应电机 的转速 并驱动电力行业的负载。VFD也称为变频器、逆变器驱动器、交流驱动器、可调频驱动器、可调速驱动器、微型驱动器或变速驱动器，其 功能是选择电压频率并在用于驱动电机之前改变它。

VFD 很容易出现故障，因此需要有效的故障排除技能来避免停机。对任何VFD进行故障排除 都不是一件容易的事，特别是因为其结构中同时存在电子和电气元件。

变频器故障的原因

在开始 VFD 故障排除过程之前，建议您熟悉一些常见的故障原因，特别是当您没有任何电力电子背景知识时。了解导致 VFD 故障的原因将帮助您确定问题的实际根源。话虽如此，让我们看看导致变频器性能不一致或完全故障的内部和外部因素。

原因一：环境条件恶劣

VFD 的规格与普通计算机类似，因此容易受到任何形式的湿气、灰尘、碎屑、过热和腐蚀剂的影响。下面讨论了可能缩短 VFD 使用寿命的几种环境条件。

污染物

存放在碎片、潮湿、灰尘等多的区域的变频器会遇到冷却通风口堵塞的情况，特别是当污染物与油和润滑剂相互作用时。

请记住，通风口的目的是冷却 VFD，如果被堵塞，VFD 就会过热。在温度范围之外运行将导致使用寿命缩短。导电金属等污染物可能会导致 VFD 的PCB短路。为了消除此类污染物，变频器应至少每月清洁。对于过度污染，请从环境中完全消除 VFD。

高湿度

水和污水处理厂等高湿度环境可能对变频器造成危险，因为它们会腐蚀内部印刷电路板。湿气通过 VFD 的冷却通风口不断进入电路板。为了减少这个问题，变频器应在无湿气的环境中运行，并存放在清洁、干燥的地方。

高工作温度

每个 VFD 都有特定的工作温度。如果无法满足指定的工作温度，将会缩短 VFD 的使用寿命，因为构成 VFD 电路的大多数组件都需要足够的冷却才能实现的运行。因此，必须测量内部和外部温度，以确保 VFD 在 10 o C (50 o F) 至 40 o C (104 o F) 的指定范围内运行。

原因2：电源线连接松动

电气元件老化和电源连接松动可能会导致 VFD 停止按预期运行。这两个问题都与过多的机械振动和极端过热有关，从而导致电弧，这种情况会破坏 VFD 的电路。

目视或手动检查 VFD 电源连接不足以确定连接是否良好，因此建议使用温度探头和数字高温计等专用设备来确认电源连接符合标准。

图 1.VFD电缆。图片由西蒙·穆戈提供

原因3：总线严重故障

这是变频器中的常见故障，已确定其原因是外部的。造成这一挑战的一些外部因素包括交流电源线中电压的瞬时尖峰以及源自连接机器惯性的检修负载。这种情况会导致连接的负载继续以比驱动电动机指定的速度更快的速度旋转。发生这种情况时，VFD 将通过触发高直流故障跳闸以及关闭 连接到逆变器侧电路的IGBT来保护其内部组件。

如果诊断显示器的交流驱动器内有极端总线故障的指示，请确保机器有稳定的交流电源，并在由 VFD 控制的减速时间等于所连接负载的电机上工作。如果 VFD 用于需要快速减速的应用，则可以使用动态制动来保护 VFD 免受极端总线故障的影响。

原因4：启动电流高

VFD 显示屏读数上的高启动电流可能表明处理速度或连接负载发生意外变化。

例如，VFD 控制的泵和风扇的功率要求与其转速的立方成正比增加，如果 VFD 负载以比预期稍高的速度运行，将导致 VFD 过载。

为了保护 VFD 免受过载影响，请在启动 VFD 驱动器之前测试和检查 VFD 驱动器的组件。例如，在按下启动按钮之前卸载传送带，以避免 VFD 负载的任何部分受潮和碎屑。

原因5：电容故障

值得注意的是，VFD 的直流母线部分包含大电容器，这些电容器在过滤交流纹波方面发挥着重要作用。

使用电解电容器后，预计它们会产生机电撕裂和磨损，这是导致其寿命缩短的一个因素。这些电容器预计比其他 VFD 组件老化得更快。电容器故障也会导致 VFD 故障。因此，您必须考虑可能导致电容器寿命缩短的因素，其中包括高温。

电容器的电解质对高温敏感，因此在高于指定工作温度的情况下运行 VFD 是不明智的，这会影响电容器的使用寿命。建议电容器在低于规定的温度下运行。

原因6：过流故障

过流故障是变频器故障的另一个原因，其根源在于变频器启动时加速过快。要解决此问题，请检查电源连接以确定它们是否连接良好。请记住，电源线连接不良会产生过压或过流，还可能导致保险丝熔断，终损坏 VFD。另外，检查连接的负载以确保其没有损坏的部件或过度摩擦。

VFD 故障的要点

在开始任何故障排除操作之前，必须充分了解 VFD 故障的各种原因。

检查变频器的工作状况，确保其安全运行。

污染物、高湿度和极高的工作温度等恶劣的环境条件会缩短 VFD 的使用寿命。

由于极度过热和机械振动过多而导致电源线连接松动，从而影响 VFD 的运行。

极端总线故障是由瞬时尖峰电压引起的情况，是 VFD 故障的常见原因。

VFD 上的高启动电流会导致 VFD 过载，因此，建议将负载上的速度与驱动器上的速度相匹配。

电容器故障可能会影响变频器的直流母线，使其无法按预期过滤交流电。