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SIEMENS CPU模塊系列技術參數
在變頻器的使用中，由于對變頻器的選型及使用不當，往往會引起變頻器不能正常運行、甚至引發設備故障，導致生產中斷，帶來不必要的經濟損失。本文以富士FRNP7／G7變頻器為例，講述變頻器使用應注意的幾個問題。
1 選型
一臺喂料油隔泵采用變頻控制，電機型號為JR127_10、115kW，Ue＝380V，Ie=231A,使用FRNll0P7-4EX變頻器。運行中發現有時雖然給定頻率高，但實際頻率調不上去、變頻器跳閘頻繁，故障指示為“OLl”，即變頻器過載。經檢查，變頻器的額定電流為210A，而油隔泵電機在高下料量時運行電流在220A左右波動，驅動轉矩達到極限設定，使頻率不能上調，運行電流大于變頻器額定電流，變頻器過流跳停。分析認為其原因是變頻器容量選擇偏小。
變頻器的選型應滿足以下條件：
（1）電壓等級與控制電機相符。
（2）額定電流為控制電機額定電流的1.1~1.5倍。
（3）根據被控設備的負載特性選擇變頻器的類型。
油隔泵為恒轉矩負載，選用驅動轉矩極限范圍寬的G7變頻器。選擇FRNl60G7_4EX，變頻器額定電壓為400V，額定輸出電流為304A，驅動轉矩極限為150％，改用FRNl60G7。4EX后，上述問題再也沒有發生。
2 安裝環境
由于變頻器集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。山西鋁廠的變頻器安裝于操作室內，因安裝車間屬于干法車間，變頻器運行環境差，操作室粉塵多，夏季室內溫度高，曾多次發生變頻器故障。在對操作室進行密封和加冷卻設施后，情況大為改善。后來因操作室集中空調冷凝水較多，距離柜子太近，發生了一起變頻器控制板元件損壞的故障。可見在安裝變頻器的同時，必須為變頻器提供一個好的運行環境。
3 參數設定
變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。
（1）外加起停按鈕及電位器調頻無效。變頻器出廠時設定為通過鍵盤面板操作，外部控制無效，端子FWD_CM用短接片短接。選擇外部起停及調頻控制時，必須將該短接片去掉。出現上面問題，可能是FWD，CM短接片未取掉，操作方式和調頻方式參數選擇錯誤所致，應重點對該部分進行檢查。
（2）變頻器在電機空載時工作正常，但不能帶載起動。這種問題常常出現在恒轉矩負載。山西鋁廠一臺FRNl60P7。4EX變頻器在試車時電機空試正常、但一帶負荷即跳閘，提高了加減速時間后仍無法帶載。繼續檢查轉矩提升值，將轉矩提升值由“2”改為“7”后，提高了低頻時的電壓輸出。改善了低頻時的帶載特性，電機帶載正常。遇到上述問題時應重點檢查加、減速時間設定及轉矩提升設定值。
（3）變頻器投入運行、電機還未起動就過載跳停。山西鋁廠一臺7.5kW_6極電機采用變頻控制，變頻器在投入運行起動時、頻繁跳停。經查原設定時將偏置頻率設定為2H2、變頻器在接到運行指令但未給出調頻信號之前、受控電機將一直接收2H2的低頻運行指令而無法起動。經測定該電機的堵轉電流達到47A，約為電機額定電流3倍，變頻器過載保護動作屬正常。改偏置頻率為0Hz，電機起動正常。
（4）頻率已經達到較大值，但電機轉速仍不高。一臺新投用的變頻器頻率設置顯示已經很大，但電機轉速明顯較同頻率下其它電機低。檢查頻率增益設定值為150％。由頻率設定信號增益定義可知：設定增益為設定模擬頻率信號對輸出頻率的比率，假設設定頻率為30Hz，實際輸出頻率僅為20H2。將設定增益改為100％后，問題得到解決。
（5）頻率上升到一定數值，繼續向上調節時，頻率保持在一定值不斷跳躍，轉速不能提高。變頻器工作時，將自動計算輸出轉矩，并將輸出轉矩限制在設定值內。如果驅動轉矩設定值偏小，將可能因輸出轉矩受到限制，使變頻器輸出頻率達不到給定頻率。遇到上面的問題，應檢查驅動轉矩設定值是否偏小，變頻器的容量是否偏小，再設法解決。
4 故障診斷
變頻器擁有較強的故障診斷功能，對變頻器內部整流、逆變部分，CPU及外圍通訊與電動機等故障進行保護。變頻器在保護跳閘后故障復位前，將一直顯示故障代碼。根據故障指示代碼確定故障原因，可縮小故障查找范圍，大大減少故障查找時間。
（1）一臺變頻器在清掃后啟動時，顯示“OH2”故障指示跳停，OH2指變頻器外部故障。出廠時連接外部故障信號的端子“THR”與“CM”之間用短接片短接，因這臺變頻器沒有加裝外保護，THR_CM仍應短接。經檢查，由于66THR”與“CM’之間的短接片松動，在清掃時掉下。恢復短接片后變頻器運行正常。
（2）變頻器一啟動就跳停，故障指示為“OCl”、OCl為加速時過電流，懷疑為電機故障，將變頻器與電機連接線斷開，檢查電機繞組匝間短路。更換電機后變頻器運行正常。
（3）夏季如果變頻器操作室的制冷、通風效果不良，環境溫度升高，則經常發生“OHl”、“OH3”過熱保護跳停。這時應檢查變頻器內部的風扇是否損壞，操作室溫度是否偏高，應采取措施進行強制冷卻，保證變頻器安全過夏。
（4）變頻器在頻率調到15Hz以上時，“LU”欠電壓保護動作。“LU”保護信號指整流電壓不足。我們從整流部分向變頻器電源輸入端檢查，發現電源輸入側缺相，由于電壓表從另外兩相取信號，電壓表指示正常，沒有及時發現變頻器輸入側電源缺相。輸入端缺相后，由于變頻器整流輸出電壓下降，在低頻區、因充電電容的作用還可調頻，但在頻率調至一定值后，整流電壓下降較快、造成變頻器“LU”跳閘。
5 維護
變頻器運行過程中，可以從設備外部目視檢查運行狀況有無異常，專職點檢員可以通過鍵盤面板轉換鍵查閱變頻器的運行參數，如輸出電壓、輸出電流、輸出轉矩、電機轉速等，掌握變頻器日常運行值的范圍，以便及時發現變頻器及電機問題。此外，還要注意以下幾點：
（1）設專人定期對變頻器進行清掃、吹灰，保持變頻器內部的清潔及風道的暢通。
（2）保持變頻器周圍環境清潔、干燥。嚴禁在變頻器附近放置雜物。
（3）每次維護變頻器后，要認真檢查有無遺漏的面板螺絲及導線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。
（4）測量變頻器（含電機）絕緣時，應當使用500V兆歐表。如僅對變頻器進行檢測，要拆去所有與變頻器端子連接的外部接線。清潔器件后，將主回路端子全部用導線短接起來，將其與地用兆歐表試驗，如果兆歐表指示在5M歐以上，說明是正常的，這樣做的目的是減少搖測次數。
變頻器在化工行業的應用
變頻器應用到自動提取液化氣系統設備改造上，解決了對電網沖擊大，人工操作的繁瑣，而重要的是節能節電以及實現自動化提取液化氣系統。據統計，每個月可節電40%左右，照此推算半年就可以回收成本，效果十分顯著。
二、變頻器在塑膠機械上的應用
在塑料產品的生產過程中，由于塑料的特性，產品的規格繁多和生產工藝的要求不同，所以，很多的地方都需要對生產機械進行調速，隨著電力電子技術的迅速發展，變頻調速的技術已經成熟，變頻調速器已廣泛應用在國民經濟各行業之中，它的平滑的無級調速，高可靠性，高精度，而且節約電能，可以提高自動化水平等優點，在一定的程度上提高了塑膠機械的自動化水平，推動了塑膠行業的發展。
三、變頻器造紙機械上的應用
造紙企業是高能耗企業每噸紙所耗電能在500度以上，電能消耗十分嚴重，從設備和類型看50%以上為風機、泵類負載，而這些設備目前基本上是采用閥門或擋板來調節風量或液體流量的，大量的能量消耗在閥門或擋板上，采用變頻器進行調節，可以大量減少損耗，節約電能經濟利益十分明顯，值得企業大力推廣。
四、變頻器在注塑機節能中應用
注塑機是對各種塑料進行加熱、融熔、攪拌、增壓后，將塑料流體注入模具控內，完成工件一次注塑成型的設備，它的工序過程基本是相同的，大致可分為7個工序過程：鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、開模、頂針每一個工序都需要不同的壓力和流量，也就是說被加工的工件不都是在大壓力或流量下工作的，其壓力和流量是靠壓力比例閥和流量比例閥來調節的，通過調整壓力或流量比例閥的開啟度來控制壓力和流量大小。
然而，油泵電機在恒速運轉、各工序中油泵的輸入功率并沒有多大變化，若用變頻器來調節電機（油泵）的轉速，來實現對壓力和流量的調節，這樣既經濟又實用。
五、鍋爐變頻調速技術應用
1、鍋爐變頻調速的鼓（引）風控制系統
為了提高鍋爐風量的控制水平，又能達到節能的效果，采用變頻調速方式對風量進行調節，是的方案。由于，應用變頻調速技術可根據用汽量的變化，隨時調整鼓（引）風機的轉速，減少了噪音對環境的污染（電機均運行于額定轉速以下，風的噪音隨之下降），對提高工業衛生水平起到一定的作用。由于鼓（引）風機低于額定轉速的狀態之下運行，電機及風機的軸承不易損壞，延長了使用壽命，電機的發熱量也減少了，維修量下降，停機時間減少，節約了大量的維修費用。
2、變頻調速器在油田采油井油機中的應用
其一、變頻器具有軟起動功能，起動時電流較小，對電網沖擊小，起動時能耗大為降低。
其二、引進變頻器控制，可實現設備上、下行程自動識別從而控制抽油機上、下行程的電機運行頻率分別可調，以改變抽油機上、下行程的運行速度。亦可對變頻器能耗制動進行準確控制，以使變頻器更適應該運行工況。加上抽油機沖次的任意調節，可使用抽油機的抽汲參數對不同油進而言更趨合理，當調節適當時，可提高泵的充滿系數，減少泵的漏失，從而提高泵效達到增產目的。
3、變頻器在空調冷卻泵上的應用
空調基本工作原理為采用壓縮機強迫制冷循環，將建筑物中的熱量通過冷媒（通常為水）轉移到制冷劑中，通過冷卻塔再將熱量轉移到大氣中，其中循環水的冷卻泵和冷凍泵所消耗的能量約占總耗能的60%。空調設備均按設計工況的大制冷量來考慮的，絕大多數的時間在低負荷情況下工作，因此，使用變頻器進行驅動將節約大量的能量。
幾種變頻器驅動電路的維修方法
(1)驅動電路損壞的原因及檢查
造成驅動損壞的原因有各種各樣的，一般來說出現的問題也無非是U，V，W三相無輸出，或者輸出不平衡，再或者輸出平衡但是在低頻的時候抖動，還有啟動報警等等。當一臺變頻器大電容后的快熔開路，或者是IGBT逆變模塊損壞的情況下，驅動電路基本都不可能完好無損，切不可換上好的快熔或者IGBT逆變模塊，這樣很容易造成剛換上的好的器件再次損壞。這個時候應該著重檢查下驅動電路上是否有打火的印記，這里可以先將IGBT逆變模塊的驅動腳連線拔掉，用萬用表電阻擋測量六路驅動電路是否阻值都相同(但是極個別的變頻器驅動電路不是六路阻值都相同的:如三菱、富士等變頻器)，如果六路阻值都基本相同還不能證明驅動電路是完好的，接著需要使用電子示波器測量六路驅動電路上電壓是否相同控制工程網版權所有，當給定一個啟動信號時六路驅動電路的波形是否;如果手里沒有電子示波器的話，也可以嘗試使用數字式電子萬用表來測量驅動電路六路的直流電壓，一般來說，未啟動時的每路驅動電路上的直流電壓約為10V左右，啟動后的直流電壓約為2-3V，如果測量結果一切正常的話，基本可以判斷此變頻器的驅動電路是好的。接著就將IGBT逆變模塊連接到驅動電路上，但是記住在沒有100%把握的情況穩妥的方法還是將IGBT逆變模塊的P從直流母線上斷開，中間接一組串聯的燈泡或者一個功率大一點的電阻，這樣能在電路出現大電流的情況下，保護IGBT逆變模塊不被大電容的放電電流燒壞，下面就講幾個在維修變頻器時和驅動電路有關的實例:
(2)安川616G5，3.7kW的變頻器
安川616G5，3.7kW的變頻器，故障現象為三相輸出正常，但在低速時電動機抖動，無法進行正常運行。首先估計多數為變頻器驅動電路損壞，正確的解決辦法應該是確定故障現象后將變頻器打開，將IGBT逆變模塊從印刷電路板上卸下，使用電子示波器觀察六路驅動電路打開時的波形是否，找出不的那一路驅動電路，更換該驅動電路上的光耦，一般為PC923或者PC929，若變頻器使用年數超過3年，將驅動電路的電解電容全部更換，然后再用示波器觀察，待六路波形后，裝上IGBT逆變模塊，進行負載實驗，抖動現象消除。
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