变频器过载与过流的区别（变频器过载电流的计算公式）

1、过流脱扣和过载脱扣的区别

过载必然也会导致过流。变频器为什么要把过流和过载分开？有两个主要区别：

1、保护对象不同

过流主要用于保护变频器，过载主要用于保护电机。因为变频器的容量有时需要比电机的容量大一档甚至两档，这种情况下，当电机过载时，变频器不一定会过流。

过载保护由变频器内部的电子热保护功能实现。预置电子热保护功能时，应准确预置“取流比例”，即电机额定电流与变频器额定电流之比的百分比：

IM%=IMN*100%I/IM

式中，IM%——当前利用率；

IMN——电机额定电流，A；

IN——变频器的额定电流，A。

2、电流变化率不同

生产机械工作过程中发生过载保护，电流变化率di/dt通常较小；

过载以外的过电流通常是突然的，并且电流di/dt的变化率通常很大。

3、过载保护具有反时限特性

过载保护主要是防止电机过热，因此具有类似于热继电器的“反时限”特性。也就是说，与额定电流相比，如果不超过，允许的动作时间可以更长，但如果大量超过，则允许的动作时间就会缩短，如图1所示。

另外，当频率降低时，电机的散热条件变差。因此，在同样过载50%的情况下，频率越低，允许运行时间越短。

2、过电流跳闸及原因分析

变频器过流跳闸分为短路故障、运行中跳闸、加减速时跳闸等，分述如下：

2.1 短路故障

短路故障是最危险的故障之一，应如图2所示进行观察和分析。

(1)故障特征

a) 运行中可能会出现第一次跳闸，但如果复位后重新启动，往往转速一升高就会跳闸。

b) 浪涌电流较大，但大多数变频器已具备保护跳闸而不损坏的能力。由于保护跳闸速度非常快，因此很难观察电流的大小。

(2)判断与处理

第一步是判断是否存在短路。为了便于判断，复位后启动前应在输入侧接一个电压表，如图2所示。重新启动时，将电位器从零慢慢旋转，同时注意电压表的情况。如果变频器输出频率一上升就立即跳闸，且电压表指针瞬间有回到“0”的迹象，则说明变频器输出端已短路或接地。

第二步，判断逆变器内部是否存在短路，或者外部短路。此时应断开变频器输出端的接线，然后旋转电位器以提高频率。如果仍然跳闸，则说明变频器内部存在短路；如果不再跳闸，说明变频器外部存在短路，应检查从变频器。从控制器到电机以及电机本身的接线。

2.2 轻载过流

负载很轻，但过流跳闸。这是变频调速特有的现象。

(1)变频调速系统的特殊问题

在V/F控制方式中，有一个非常突出的问题：就是运行过程中电机磁路系统的不稳定。根本原因是：

在低频工作时（fX降低），由于电压UX降低，电阻压降I1r1的比例增大，而反电动势E1的比例减小，比值E/f和磁通量也减小。为了驱动较重的负载，通常需要扭矩补偿（即增加U/f比，也称为扭矩提升）。

当负载变化时，电阻压降I1r1与反电动势E1的比例、比值E/f和磁通量也随之变化。其结果是电机磁路的饱和程度也随着负载的变化而变化。

在预设变频器功能时，通常根据重载时所能承载的负载来设定U/f比。显然，在重负载下，电流I1和电阻压降Ur都很大，需要的补偿量也很大。但这样，当负载较轻、I1和电Ur都较小时，必然会造成“过补偿”，导致磁路饱和。

(2)磁路饱和的后果

磁路饱和时磁通和励磁电流波形如图：

图3(a)为电机磁路磁化曲线；图3(b)是磁通量的波形。由于磁路饱和，磁通波形的上部被“压平”，成为平顶波；图3(c)为励磁电流波形，其横坐标为励磁电流i0，对应于磁化曲线图3(a)的横坐标。纵坐标是时间t，对应于通量曲线的横坐标。因此，由图3(a)和图3(b)合成。从图3可以看出，励磁电流i0的波形会严重畸变，成为峰值很高的尖峰波。磁路越饱和，励磁电流畸变越严重，峰值越大。

由于尖峰波的电流变化率di/dt很大，所以电流的有效值不一定很大。结果：过流跳闸经常发生在非常轻的负载下。

这种由于电机磁路饱和而引起的过流跳闸主要发生在低频、轻载情况下。常见示例：

a) 负载运行过程中，阻力矩变化较大。例如，某工厂的车床采用变频调速，购买的变频器不具备矢量控制功能。为了实现低速切削，U/f比被预设为较大的值，但刀具一缩回，机器就会跳闸。

解决方法：反复调整U/f比，使其能低速切削，退刀时不跳闸。

b) 变频器用于风机或水泵，但U/f比设定得较大。例如，某工厂有一台变频器，原来用在传动带上，一直运行得很好。后来又接上了风扇。启动时，频率一升至10Hz左右，就因“过流”而跳闸。这是因为传动带是恒扭矩负载。当变频器用于传动带时，其U/f比必须预设为较大的值。风机具有二次定律负载，低速时负载水平较轻，导致电机磁路严重饱和，励磁电流畸变严重，峰值较大，导致变频器跳闸。

解决方法：将U/f比调到最低后，就不再跳闸了。

2.3 重载过流

(一)、故障现象

有些生产机械在运行过程中负荷突然增大，甚至“卡死”。电机因无法驱动而转速急剧下降，电流急剧增大。过载保护来不及动作，导致过流跳闸。

(2)、解决方案

a) 首先查明机器本身是否有故障，如果有则修理机器。

b) 如果这种过载是生产过程中可能经常出现的现象，首先考虑是否可以增大电机与负载之间的传动比？适当增大传动比，可以减小电机轴上的阻力矩，避免出现不动的情况。但此时电机在最高转速时的运行频率肯定会超过额定频率，其负载能力也会降低。因此，传动比不宜增大太多。同时还需要注意的是，应根据计算结果重新预设变频器的“最大频率”。

如果无法提高传动比，则只能考虑增加电机和变频器的容量。

例如，某厂的注塑机在运行过程中，每当遇到“喷塑”时，经常会因过流而跳闸。据观察，有时注塑机会在电机堵转后跳闸。

解决方法：将电机轴上的皮带轮降下，稍小一些（如果皮带松了，将电机底座适当后移），就不会再出现过流跳闸了。

2.4 加减速时过电流

这是由于加速或减速过大造成的。可采取以下措施。

1.延长加速（减速）时间

首先，了解根据生产工艺要求是否允许延长加速或停机时间。如果允许，加速（减速）时间可以延长。

2、精确预设升（降）速自处理（防失速）功能

变频器具有加减速过流自处理（防失速）功能。当上升（下降）电流超过预设的上限电流Iset时，暂停上升（下降）。当电流降至设定值Iset以下时，速度将继续增加（降低），如图4所示。

但大多数变频器的减速自处理功能只考虑直流电压，不具备减速电流过大的自处理功能。您需要仔细阅读说明。

3、其他措施

如果采用自加工功能，由于加减速时间延长而不能满足生产机械的要求，

a) 考虑适当增大传动比，以减小拖动系统的飞轮扭矩，使电机易于启动和加速；

b) 如果无法提高传动比，则只能考虑增加变频器的容量。

综上所述，过流跳闸判断流程如图5所示。

3、过载跳闸及原因分析

电机能够旋转，但工作电流超过额定值，称为过载。

过载的基本反映是：电流虽然超过额定值，但超出的程度并不大，一般不会形成较大的浪涌电流。

3.1 过载的主要原因

(1)机械过载过载的主要特点是电机发热，可以通过从显示器上读取工作电流来发现。

(2)三相电压不平衡导致某相动作电流过大，导致过载跳闸。其特点是电机发热不均匀，从显示器读取工作电流时可能无法发现这一点（因为显示器只显示一相电流）。

(3)故障：变频器内部电流检测部分出现故障，检测到的电流信号过大，导致跳闸。

3.2 检验方法

(1)检查电机是否发热

如果电机温升不高，首先应检查变频器的电子热保护功能是否设置合理。如果变频器仍有余量，则应放宽电子热保护功能的预设值；如果变频器允许电流没有余量，不能再放松，并且根据生产工艺，出现的过载属于正常过载，则说明变频器选型不当，变频器的容量应增加并应更换逆变器。这是因为当电机驱动可变负载或间歇性负载时，只要温升不超过额定值，就允许短时间（几分钟甚至几十分钟）过载，但不允许使用逆变器。

如果电机温升过高，出现过载属于正常过载，则说明电机过载。这时，首先应考虑是否可以适当增大传动比，以减轻电机轴的负载。如果可以增加，则增加传动比。如果不能提高传动比，则应增大电机的容量。

(2)检查电机侧三相电压是否平衡

如果电机侧三相电压不平衡，应检查变频器输出端三相电压是否平衡。如果不平衡，则问题出在变频器内部，应检查逆变模块及其驱动电路；

如果变频器输出端电压平衡，则问题出在变频器到电机的线路上。检查各端子螺丝是否已拧紧。如果变频器与电机之间有接触器或其他电器，还应检查相关电器的端子是否紧固，接触是否良好。

如果电动机侧三相电压平衡，则应知道跳闸时的运行频率：

如果工作频率较低且不使用矢量控制（或无矢量控制），请先减小U/f比。如果降压后仍能驱动负载，说明原来预设的U/f比太高，励磁电流峰值太大，可以通过减小U/f比来减小电流；如果减少后无法承载负载，则应考虑增加逆变器的容量；如果变频器具有矢量控制功能，则应采用矢量控制。

(3)检查是否有故障

如果经过上述检查仍无法找到原因，则应检查是否存在故障。如图6所示，判断方法是用电流表测量逆变器在轻载或空载情况下的输出电流，与显示屏显示的工作电流值进行比较。如果显示器上显示的电流读数比实际测量的电流大很多，则说明变频器内部的电流测量部分误差较大，“过载”跳闸可能是故障。

综上所述，过载跳闸判断流程如图7所示。