变频器的过载故障及排除

1 引言
电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载的基本特征是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成较大的冲击电流（否则就变成过流故障），而且过载是有一个时间的积累，当积累值达到时才报过载故障。
本文将主要探讨变频器过载形成的原因及其处理办法。

2 变频器过载故障的原因及解决对策
变频器过载的工作机制如图1所示。根据变频器的结构原理可以知道，变频器过载发生的主要原因有以下几点：
（1）机械负荷过重，其主要特征是电动机发热，可从变频器显示屏上读取运行电流来发现；
（2）三相电压不平衡，引起某相的运行电流过大，导致过载跳闸，其特点是电动机发热不均衡，从显示屏上读取运行电流时不一定能发现(因很多变频器显示屏只显示一相电流)；
（3）误动作，变频器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信号偏大，导致过载跳闸。

图1 变频器过载工作机制

而对于变频器过载故障的检查方法和解决对策包括以下2点：
（1）检查电动机是否发热，如果电动机的温升不高，则首先应检查变频器的电子热保护功能预置得是否合理，如变频器尚有余量，则应放宽电子热保护功能的预置值。
如果电动机的温升过高，而所出现的过载又属于正常过载，则说明是电动机的负荷过重。这时，应考虑能否适当加大传动比，以减轻电动机轴上的负荷。如能够加大，则加大传动比。如果传动比无法加大，则应加大电动机的容量。
（2）检查电动机侧三相电压是否平衡，如果电动机侧的三相电压不平衡，则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡，如也不平衡，则问题在变频器内部。如变频器输出端的电压平衡，则问题在从变频器到电动机之间的线路上，应检查所有接线端的螺钉是否都已拧紧，如果在变频器和电动机之间有接触器或其它电器，则还应检查有关电器的接线端是否都已拧紧，以及触点的接触状况是否良好等。
如果电动机侧三相电压平衡，则应了解跳闸时的工作频率:如工作频率较低，又未用矢量控制(或无矢量控制) ，则首先降低u/ f 比，如果降低后仍能带动负载，则说明原来预置的u/ f 比过高，励磁电流的峰值偏大，可通过降低u/ f 比来减小电流;如果降低后带不动负载了，则应考虑加大变频器的容量;如果变频器具有矢量控制功能，则应采用矢量控制方式。

3 案例分析1:水泵变频器过载
（1）故障现象
某供水单位使用艾默生td2000-4t0300p（30kw）变频器拖动水泵负载（如图2所示），使用过程中变频器经常报e013故障，检查故障电流记录58a，变频器额定电流60a，经查说明书：风机、水泵变频器过载能力110％额定电流1min，是否与上述现象发生冲突？

图2 水泵变频控制

（2）分析处理
经现场了解和查看，发现水泵负载长期工作在48hz，电流长期在58a左右，e013的原因为变频器带载能力不够，需要更换更高一级的变频器，即td2000-4t0370p或ev2000-4t0370p（37kw）。
变频器运行过程输出电流大于等于变频器额定电流，但达不到变频器过流点，在运行一段时间后产生过载保护，变频器过载保护按反时限曲线不同分为g型和p型。反时限曲线i2t即指动作时限与通入电流大小的平方成反比，通入电流越大，则动作时限越短，该曲线在出厂时由机型参数唯一确定，用户不能改。
本例机型分为p型机，其p型反时限曲线（图3所示）说明当变频器输出电流达到95％持续时间达到1h则报e013，当变频器输出电流达到110％,持续时间达到1min，也同时报e013。

图3 变频器p型机反时限曲线

本案例可以选择高一档的ev2000-4t0370p变频器，在更换完变频器之后，还必须设置以下参数：
◆　f0.08：变频器机型选择为p型。

由于变频器出厂参数设置为g型，本案例中选择p型机，需要将f0.08功能码设置为1。
◆　fh.00～fh.02：电机参数按照实际情况进行设定。

为了保证控制水泵的性能，务必按照电机的铭牌参数进行正确设置电机极数、额定功率和额定电流。（信息来源：www.55dianzi.com）
（3）案例归纳
很多品牌的变频器在45kw及以下机型都采用g/p合一方式，即用于恒转矩负载g型适配电机功率比用于风机、水泵类负载p型时小一档。g/p合一方式是考虑到风机、泵类负载基本不过载的实际情况，但是由于g/p合一的变频器本质上并没有扩大容量，只是变频器的软件发生变化，实际上就是反时限i2t曲线发生了变化，但使用中往往容易遭到误解，尤其是当用户的工艺过程发生变化，比如水泵流量增加、浓度增大、风量增大等等，电机的实际电流往往会上升，从而导致变频器过载保护。

4 案例分析2：离心风机变频器过载
（1）故障现象
某化工厂离心风机15kw（如图4所示），采用ev2000-4t0150p带动，2极，额定转速2950r/min。变频器带电机空载运行，经常会出现运行到12hz左右时，输出频率在此附近振荡，振荡几次后有时频率会继续上升，有时就报e013过载故障，但有时启动又能正常。

图4 离心风机变频控制

（2）分析处理
观察在12hz附近振荡时的变频器状态，电流很大，基本上达到额定电流，在电流振荡的情况下出现限流，因此造成频率上不去。测量此时的波形，如图5所示。

图5 12hz时的振荡电流波形

做电机辨识，辨识出来的电机参数与默认值基本一致，重新运行，变频器仍然会出现振荡现象，而且是基本在同一频率段12hz附近，怀疑是软件pwm调制问题，因为该频段刚好是ev2000的三相调制svpwm到改进的两相svpwm调制的切换点（如图6所示）。

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