可变频率驱动器（VFD）理论和故障排除

可变频率驱动器（VFD），也称为可调速度驱动器，在今天的工作场所突出。它们用于电梯，水泵，大容量空压机应用和材料处理系统，无论是AC电动机的速度和扭矩特性都受到调节。

在托马斯爱迪生的时间里，DC电机用于从电气，家庭，家庭和工厂地板上的电力设备产生旋转运动。DC电动机的优点是通过调节电压来容易且平稳地调节电动机速度。

由Nikola Tesla发明的无刷交流感应电动机并由乔治西富豪酒店引入市场，经济生产和运营，但缺点是其速度无法有效地调节。通过降低电压，可以减慢它，但这相当于过载，导致温度升高和电机寿命短。光滑高效的速度控制在许多应用中是必不可少的，例如电梯，汽车必须在每次着陆停止之前减速。多十年来，具有整流器的直流电机必须足够了解和类似的安装。

在1960年代的VFD中开发并用于全球使用，为此问题提供简单的解决方案。它们使用脉冲宽度调制控制电动机速度，从而使用波形改变而不是电压调节来减慢速度或甚至加速从搁板的感应电动机相对于铭牌值，提供的轴轴承和冷却达到任务。

可变频率驱动器可以配置为通过简单的用户界面控制和报告其他电机参数。VFD是最具可靠和无故障的最终缺点，但最终存在故障，并且通常是一个设施内的维护电工，该设施是做出评估和现场修复的。通过正确的测试设备，故障排除比提供彩电或大型冷却系统更简单得多。首先，我们将查看典型VFD的解剖结构 - 一个调节装配线输送机速度的单元。

VFD通常是指具有操作员界面的控制器，或者包括包括电机的完整组件。VFD和控制器可以容纳在位于操作员和电动机驱动设备之间的大型天花板外壳中，该砖型单元将适合手掌或这些极端之间的某处。来自实用程序的六十周期交流电源，通常为480伏，通过分支电路供给具有过电流保护的VFD输入，其中首先进行整流并过滤以创建无波纹的DC。该电流由DC总线传送到逆变器部分，其中电能被转换为占空比，峰值电压与关闭时间的比率，表示为百分比。该脉冲的宽度决定了电动机的速度，这可以变化，使其更大或小于标称值。

逆变器输出处的波形由来自运动控制器的电信号手动或自动确定，并最终从用户界面自动确定。在设备故障的情况下，主率电工的第一个任务是确定设备故障是否在电路中的VFD或其他地方。电机问题如过热，间歇操作，过高的电流跳闸导致过载跳闸，或短电机寿命可能是由于VFD输入，电机疲劳，负载绑定或低尺寸电机的功率质量差。另一个问题可以是一个或多个电源导体，例如可能导致掉落或间歇阶段的故障终端。一旦确定了故障才能在VFD内躺在VFD内，有些电气测试是符合的。

电压测量值可以在输入，输出和直流总线上进行。这些读数并不总是最终的，但与目视检查结合，他们经常定位故障。必须强调的是，由于高电压电平，需要极其小心。VFD前端和后端之间的直流电压，因为它基于峰顶到峰值而不是RMS，高于整体设备AC额定值。具体地，由于全波整流器的性质，直流电压为整个单元的RMS交流额定值的1.414倍。因此，对于480伏的VFD，我们在直流总线上看了678伏。此外，如在任何电源中，电解电容器都可以在单元断电后长时间存储潜在的致命电荷。

通过在直流总线上进行电压读数，可以获得许多信息。务必在检查电压时佩戴适当的PPE并遵循电动安全工作实践。所有三个电压应等于没有纹波，如整流器输出或直流总线上的任何位置测量。所有三个导体都参考，但漂浮在地上，因此用台式示波器检查它们是不安全的，除非它配备了高压差分探头。由于这些是昂贵的，许多电工通过从地面和彼此隔离的所有输入，达到手持式电池操作示波器的路线。缺少示波器，可以使用AC伏特模式中的万用表检测波纹。如果检测到纹波，整流器中的一个或多个滤波电容是问题的源。

在整流器部分中，任何一个二极管或电容器都可能失败，因此即使它们在视觉上有缺陷，也可能需要在二极管和电容器检查模式中用多电表检查它们。

在逆变器部分中，应彼此检查非常快的开关的绝缘栅双极晶体管（IGBT）以进行等效操作，这里再次优选地用手持示波器检查。另一个故障模式在数据输入中，该数据输入设置脉冲宽度调制量。制造商的文档通常可以作为免费的互联网下载，以便在该部门的任何地方获得。

当然，变频器（VFD）以及整个电机安装必须符合国家电气代码要求。VFD和其他可调速度驱动系统由第430条的第X部分覆盖。委托在此系统的护理中委托的电工应通过视图调查设备的所有方面，以纠正任何不足。要检查的要点除了VFD还是不限于以下内容：

- 根据430.22的电机分支电路导体大小。
- 电机短路和接地故障保护 - 430.52
- 不应为NEC第430.110和表430.251（B）表示，断开连接装置和控制器。
- 电机控制器 - 第430条第VII部分。
- 接地和粘合需要符合第250和430条。VFD，用户界面和电机需要设备接地导体，并验证服务入口面板和建筑接地系统的连续性。

随着所有电工理解，这些都只是一些基本的NEC要求。整个安装必须符合NEC中的所有适用要求。

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