论文部分内容阅读
【摘 要】通过对ABB ACS800 系列变频器的选型、安装环境、参数设定、故障诊断及维护方面的论述 ， 提出对该型变频器的选型及使用建议。
【关键词】变频器；选型；故障诊断
1 引言
3座加热炉 6台装刚机6台出钢机， 10组装刚棍道8组出钢棍道， 均采用变频器控制。在变频器的使用中 ， 由于对变频器的选型及使用不当 ， 往往会引起变频器不能正常运行、甚至引发设备故障 ， 导致设备不能正常运行 ，造成不必要的经济损失。本文以ABB ACS800 系列变频器为例 ， 论述变频器使用中应注意的几个问题。
2 选型
变频器的选型应满足以下几个条件 ： ①电压等级与控制电动机相符。②额定电流为控制电动机额定电流的 111～115 倍。③根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。
工作实践中 ， 曾发现过电动机与变频器不匹配的现象 ， 一台出钢机采用变频控制 ， 电动机型号为YCP 2 — 160L4 、15kW、Ue = 380V ， Ie = 29A ， 使用ABB 变频器。运行中发现有时虽然给定频率高 ， 但实际频率调不上去、变频器跳闸频繁 ， 故障指示为“ 2340” ， 即变频器过载。经检查 ， 变频器的额定电流为 24A ， 而水泵电机运行时运行电流在 26A左右波动 ， 驱动转矩达到极限设定 ， 使频率不能上调 ， 运行电流大于变频器额定电流 ， 变频器过流跳停。分析认为其原因是变频器容量选择偏小。出钢机为恒转矩负载 ， 选型时最好选用驱动转矩极限范围宽的变频器。
3 安装环境
3.11 物理环境
（1） 工作温度 变频器内部是大功率的电子元件 ， 极易受到工作温度的影响 ， 产品一般要求为 0～45 ° ， 但为了保证工作安全、可靠 ， 使用时应考虑留有余地 ， 最好控制在 40 ℃以下。在控制箱中 ，变频器一般应安装在箱体上部 ， 并严格遵守产品说明书中的安装要求 ， 绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
（2） 环境温度 温度太高且温度变化较大时 ，变频器内部易出现结露现象 ， 其绝缘性能就会大大降低 ， 甚至可能引发短路事故。必要时 ， 需在箱中增加干燥剂和加热器。
（3） 腐蚀性气体 使用环境如果腐蚀性气体浓度大 ， 不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等 ，而且还会加速塑料器件的老化 ， 降低绝缘性能 ， 在这种情况下 ， 应把控制箱制成封闭式结构 ， 并进行换气。
（4） 振动和冲击 装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时 ， 会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外 ，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后 ， 应对其进行检查和维护。
3.12 电气环境
（1） 防止电磁波干扰 变频器在工作中由于整流和变频 ， 周围产生了很多的干扰电磁波 ， 这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此 ， 柜内仪表和电子系统 ， 应该选用金属外壳 ， 屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地 ， 除此之外 ， 各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆 ， 且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰 ， 往往会使整个系统无法工作 ， 导致控制单元失灵或损坏。
（2） 防止输入端过电压 变频器电源输入端往往有过电压保护 ， 但是如果输入端高电压作用时间长 ， 会使变频器输入端损坏。因此 ， 在实际运用中 ， 要核实变频器的输入电压、相数和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备 ， 否则会造成严重后果。
3.13 接地
变频器正确接地是提高控制系统灵敏度 、抑制噪声能力的重要手段 ， 变频器接地端子 E （ G ） 接地电阻越小越好 ， 接地导线截面积应不小于 2mm，长度应控制在 20m 以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开 ， 不能共地。信号输入线的屏蔽层 ， 应接至 E （ G ） 上 ， 其另一端绝不能接于地端 ，否则会引起信号变化波动 ， 使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通 ， 如果实际安装有困难 ， 可利用铜芯导线跨接。
3.14 防雷
在变频器中 ， 一般都设有雷电吸收网络 ， 主要防止瞬间的雷电侵入 ， 使变频器损坏。但在实际工作中 ， 特别是电源线架空引入的情况下 ， 单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区 ， 这一问题尤为重要 ， 如果电源是架空进线 ， 在进线处装设变频专用避雷器 （ 选件） ， 或按规范要求在离变频器 20m 的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入 ， 则应做好控制室的防雷系统 ， 以防雷电窜入破坏设备。实践表明 ， 这一方法基本上能够有效解决雷击问题。
4 参数设置
ACS800 变频器的前面有一个面板控制器， 从这个完整的界面进行操作和编程 ， 用 [ PAR ] 按键可进入ABB变频器 10到99组参数设置。在完成编程后 ， ABB 变频器在多数情况下就能使用了。用 [ ︽︽] 键在快速菜单中滚动 ， 再按下 [ENTER ] 键+[︿︿]即可更改数据值。第 99组参数主要是 ：电动机功率 ：电动机电压 ：电动机电流 ： 额定转速 ： 电机控制模式 电机额定频率。选择电机辨识类型。在辨识过程中，ACS 800会辨识电机的特征以用于优化电机控制。
参数 30.01 加速时间 ： 设置从 0Hz 升高到电动机额定频率的时间。
参数 30.02 减速时间 ： 设置从电动机额定频率减速到 0Hz 的时间。
变频器的设置参数多 ， 每个参数均有一定的选择范围 ， 使用中有时会遇到因个别参数设置不当 ，导致变频器不能正常工作的现象 ， 这时应找到故障原因所在 ， 修改相应的参数 ， 使变频器正常运行。 5 故障诊断
变频器拥有较强的故障诊断功能 ， 对变频器内部整流、逆变部分 ， CPU 及外围通信与电动机等故障进行保护。变频器在保护跳闸后故障复位前 ， 将一直显示故障代码。根据故障指示代码确定故障原因 ， 可缩小故障查找范围 ， 大大减少故障查找时间。下面略举几例较常见的故障。
（1） “报警2212” ， 即传动逆变器电流限幅。 减少负载或增加斜坡时间。限制逆变器实际功率或降低网侧变流器无效功率额定值。（参数 95.06LCU Q PW REF）。检查故障功能参数。
（2） 变频器一起动就跳停 ， 故障指示为“报警2340” ， 即电机端子或电动机本身发生短路 ， 将变频器与电动机连接线断开 ， 检查电动机绕组匝间短路。更换电动机后变频器运行正常。
（3）“报警7121”， 电机堵转。可能由于电机过载或电机功率不够。检查电机负载和传动单元的额定参数。检查故障功能参数
6 维护
变频器运行过程中 ， 可以从设备外部目视检查运行状况有无异常 ， 巡检时可以通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数 ， 如输出电压、输出电流、输出转矩、电动机转速等 ， 掌握变频器日常运行值的范围 ， 以便及时发现变频器及电动机问题。
此外 ， 还要注意以下几点 ：
（1） 设专人定期对变频器进行清扫、吸尘 ， 保持变频器内部的清洁及风道的畅通。
（2） 保持变频器周围环境清洁、干燥 ， 严禁在变频器附近放置杂物。
（3） 每次维护变频器后 ，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等 ， 防止小金属物品造成变频器短路事故。
（4） 测量变频器 （ 含电动机） 绝缘时 ， 应当使用 500V 兆欧表。如仅对变频器进行检测 ， 要拆去所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后 ，将主回路端子全部用导线短接起来 ， 将其与地用兆欧表试验 ， 如果兆欧表指示在 5M Ω 以上 ， 说明是正常的 ， 这样做的目的是减少摇测次数。
参考文献：
[1] 张承慧. 变频调速系统效率优化控制、理论与应用 ，2001.
[2] 张承慧，李爱文，张庆范. 感应电动机新型最小损耗控制策略. 电工技术学报，1998.
[3] 赵跃进，秦和. 中国电动机能效标准制定. 中小型电机，2002.
作者简介 王小彬（1984.01-），男，河南安阳人，安钢第二炼轧厂助理工程师。
王雷雷（1984.02-），男 河南安阳人 安钢运输部。
【关键词】变频器；选型；故障诊断
1 引言
3座加热炉 6台装刚机6台出钢机， 10组装刚棍道8组出钢棍道， 均采用变频器控制。在变频器的使用中 ， 由于对变频器的选型及使用不当 ， 往往会引起变频器不能正常运行、甚至引发设备故障 ， 导致设备不能正常运行 ，造成不必要的经济损失。本文以ABB ACS800 系列变频器为例 ， 论述变频器使用中应注意的几个问题。
2 选型
变频器的选型应满足以下几个条件 ： ①电压等级与控制电动机相符。②额定电流为控制电动机额定电流的 111～115 倍。③根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。
工作实践中 ， 曾发现过电动机与变频器不匹配的现象 ， 一台出钢机采用变频控制 ， 电动机型号为YCP 2 — 160L4 、15kW、Ue = 380V ， Ie = 29A ， 使用ABB 变频器。运行中发现有时虽然给定频率高 ， 但实际频率调不上去、变频器跳闸频繁 ， 故障指示为“ 2340” ， 即变频器过载。经检查 ， 变频器的额定电流为 24A ， 而水泵电机运行时运行电流在 26A左右波动 ， 驱动转矩达到极限设定 ， 使频率不能上调 ， 运行电流大于变频器额定电流 ， 变频器过流跳停。分析认为其原因是变频器容量选择偏小。出钢机为恒转矩负载 ， 选型时最好选用驱动转矩极限范围宽的变频器。
3 安装环境
3.11 物理环境
（1） 工作温度 变频器内部是大功率的电子元件 ， 极易受到工作温度的影响 ， 产品一般要求为 0～45 ° ， 但为了保证工作安全、可靠 ， 使用时应考虑留有余地 ， 最好控制在 40 ℃以下。在控制箱中 ，变频器一般应安装在箱体上部 ， 并严格遵守产品说明书中的安装要求 ， 绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
（2） 环境温度 温度太高且温度变化较大时 ，变频器内部易出现结露现象 ， 其绝缘性能就会大大降低 ， 甚至可能引发短路事故。必要时 ， 需在箱中增加干燥剂和加热器。
（3） 腐蚀性气体 使用环境如果腐蚀性气体浓度大 ， 不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等 ，而且还会加速塑料器件的老化 ， 降低绝缘性能 ， 在这种情况下 ， 应把控制箱制成封闭式结构 ， 并进行换气。
（4） 振动和冲击 装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时 ， 会引起电气接触不良。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外 ，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后 ， 应对其进行检查和维护。
3.12 电气环境
（1） 防止电磁波干扰 变频器在工作中由于整流和变频 ， 周围产生了很多的干扰电磁波 ， 这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此 ， 柜内仪表和电子系统 ， 应该选用金属外壳 ， 屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地 ， 除此之外 ， 各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆 ， 且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰 ， 往往会使整个系统无法工作 ， 导致控制单元失灵或损坏。
（2） 防止输入端过电压 变频器电源输入端往往有过电压保护 ， 但是如果输入端高电压作用时间长 ， 会使变频器输入端损坏。因此 ， 在实际运用中 ， 要核实变频器的输入电压、相数和变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备 ， 否则会造成严重后果。
3.13 接地
变频器正确接地是提高控制系统灵敏度 、抑制噪声能力的重要手段 ， 变频器接地端子 E （ G ） 接地电阻越小越好 ， 接地导线截面积应不小于 2mm，长度应控制在 20m 以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开 ， 不能共地。信号输入线的屏蔽层 ， 应接至 E （ G ） 上 ， 其另一端绝不能接于地端 ，否则会引起信号变化波动 ， 使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通 ， 如果实际安装有困难 ， 可利用铜芯导线跨接。
3.14 防雷
在变频器中 ， 一般都设有雷电吸收网络 ， 主要防止瞬间的雷电侵入 ， 使变频器损坏。但在实际工作中 ， 特别是电源线架空引入的情况下 ， 单靠变频器的吸收网络是不能满足要求的。在雷电活跃地区 ， 这一问题尤为重要 ， 如果电源是架空进线 ， 在进线处装设变频专用避雷器 （ 选件） ， 或按规范要求在离变频器 20m 的远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入 ， 则应做好控制室的防雷系统 ， 以防雷电窜入破坏设备。实践表明 ， 这一方法基本上能够有效解决雷击问题。
4 参数设置
ACS800 变频器的前面有一个面板控制器， 从这个完整的界面进行操作和编程 ， 用 [ PAR ] 按键可进入ABB变频器 10到99组参数设置。在完成编程后 ， ABB 变频器在多数情况下就能使用了。用 [ ︽︽] 键在快速菜单中滚动 ， 再按下 [ENTER ] 键+[︿︿]即可更改数据值。第 99组参数主要是 ：电动机功率 ：电动机电压 ：电动机电流 ： 额定转速 ： 电机控制模式 电机额定频率。选择电机辨识类型。在辨识过程中，ACS 800会辨识电机的特征以用于优化电机控制。
参数 30.01 加速时间 ： 设置从 0Hz 升高到电动机额定频率的时间。
参数 30.02 减速时间 ： 设置从电动机额定频率减速到 0Hz 的时间。
变频器的设置参数多 ， 每个参数均有一定的选择范围 ， 使用中有时会遇到因个别参数设置不当 ，导致变频器不能正常工作的现象 ， 这时应找到故障原因所在 ， 修改相应的参数 ， 使变频器正常运行。 5 故障诊断
变频器拥有较强的故障诊断功能 ， 对变频器内部整流、逆变部分 ， CPU 及外围通信与电动机等故障进行保护。变频器在保护跳闸后故障复位前 ， 将一直显示故障代码。根据故障指示代码确定故障原因 ， 可缩小故障查找范围 ， 大大减少故障查找时间。下面略举几例较常见的故障。
（1） “报警2212” ， 即传动逆变器电流限幅。 减少负载或增加斜坡时间。限制逆变器实际功率或降低网侧变流器无效功率额定值。（参数 95.06LCU Q PW REF）。检查故障功能参数。
（2） 变频器一起动就跳停 ， 故障指示为“报警2340” ， 即电机端子或电动机本身发生短路 ， 将变频器与电动机连接线断开 ， 检查电动机绕组匝间短路。更换电动机后变频器运行正常。
（3）“报警7121”， 电机堵转。可能由于电机过载或电机功率不够。检查电机负载和传动单元的额定参数。检查故障功能参数
6 维护
变频器运行过程中 ， 可以从设备外部目视检查运行状况有无异常 ， 巡检时可以通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数 ， 如输出电压、输出电流、输出转矩、电动机转速等 ， 掌握变频器日常运行值的范围 ， 以便及时发现变频器及电动机问题。
此外 ， 还要注意以下几点 ：
（1） 设专人定期对变频器进行清扫、吸尘 ， 保持变频器内部的清洁及风道的畅通。
（2） 保持变频器周围环境清洁、干燥 ， 严禁在变频器附近放置杂物。
（3） 每次维护变频器后 ，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等 ， 防止小金属物品造成变频器短路事故。
（4） 测量变频器 （ 含电动机） 绝缘时 ， 应当使用 500V 兆欧表。如仅对变频器进行检测 ， 要拆去所有与变频器端子连接的外部接线。清洁器件后 ，将主回路端子全部用导线短接起来 ， 将其与地用兆欧表试验 ， 如果兆欧表指示在 5M Ω 以上 ， 说明是正常的 ， 这样做的目的是减少摇测次数。
参考文献：
[1] 张承慧. 变频调速系统效率优化控制、理论与应用 ，2001.
[2] 张承慧，李爱文，张庆范. 感应电动机新型最小损耗控制策略. 电工技术学报，1998.
[3] 赵跃进，秦和. 中国电动机能效标准制定. 中小型电机，2002.
作者简介 王小彬（1984.01-），男，河南安阳人，安钢第二炼轧厂助理工程师。
王雷雷（1984.02-），男 河南安阳人 安钢运输部。