如何排除变频器软故障分析.docx
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如何排除变频器软故障分析
如何排除变频器软故障分析
2010-11-09 来源:
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1、过流
过流是变频器报警最为频繁的现象。
1.1现象
(1)重新启动时,一升速就跳闸。
这是过电流十分严重的现象。
主要原因有:
负载短路,机械部位有卡住;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等现象引起。
(2)上电就跳,这种现象一般不能复位,主要原因有:
模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。
(3)重新启动时并不立即跳闸而是在加速时,主要原因有:
加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿(V/F)设定较高。
1.2实例
(1)一台LG-IS3-43.7kW变频器一启动就跳“OC”
分析与维修:
打开机盖没有发现任何烧坏的迹象,在线测量IGBT(7MBR25NF-120)基本判断没有问题,为进一步判断问题,把IGBT拆下后测量7个单元的大功率晶体管开通与关闭都很好。
在测量上半桥的驱动电路时发现有一路与其他两路有明显区别,经仔细检查发现一只光耦A3120输出脚与电源负极短路,更换后三路基本一样。
模块装上上电运行一切良好。
(2)一台BELTRO-VERT2.2kW变频通电就跳“OC”且不能复位。
分析与维修:
首先检查逆变模块没有发现问题。
其次检查驱动电路也没有异常现象,估计问题不在这一块,可能出在过流信号处理这一部位,将其电路传感器拆掉后上电,显示一切正常,故认为传感器已坏,找一新品换上后带负载实验一切正常。
2、过压
过电压报警一般是出现在停机的时候,其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题。
(1)实例
一台台安N2系列3.7kW变频器在停机时跳“OU”。
分析与维修:
在修这台机器之前,首先要搞清楚“OU”报警的原因何在,这是因为变频器在减速时,电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快,转子的电动势和电流增大,使电机处于发电状态,回馈的能量通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节,使直流母线电压升高所致,所以我们应该着重检查制动回路,测量放电电阻没有问题,在测量制动管(ET191)时发现已击穿,更换后上电运行,且快速停车都没有问题。
3、欠压
欠压也是我们在使用中经常碰到的问题。
主要是因为主回路电压太低(220V系列低于200V,380V系列低于400V),主要原因:
整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都有可能导致欠压故障的出现,其次主回路接触器损坏,导致直流母线电压损耗在充电电阻上面有可能导致欠压.还有就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。
3.1举例
(1)一台CT18.5kW变频器上电跳“Uu”。
分析与维修:
经检查这台变频器的整流桥充电电阻都是好的,但是上电后没有听到接触器动作,因为这台变频器的充电回路不是利用可控硅而是靠接触器的吸合来完成充电过程的,因此认为故障可能出在接触器或控制回路以及电源部分,拆掉接触器单独加24V直流电接触器工作正常。
继而检查24V直流电源,经仔细检查该电压是经过LM7824稳压管稳压后输出的,测量该稳压管已损坏,找一新品更换后上电工作正常。
(2)一台DANFOSSVLT5004变频器,上电显示正常,但是加负载后跳“DCLINKUNDERVOLT”(直流回路电压低)。
分析与维修:
这台变频器从现象上看比较特别,但是你如果仔细分析一下问题也就不是那么复杂,该变频器同样也是通过充电回路,接触器来完成充电过程的,上电时没有发现任何异常现象,估计是加负载时直流回路的电压下降所引起,而直流回路的电压又是通过整流桥全波整流,然后由电容平波后提供的,所以应着重检查整流桥,经测量发现该整流桥有一路桥臂开路,更换新品后问题解决。
4、过热
过热也是一种比较常见的故障,主要原因:
周围温度过高,风机堵转,温度传感器性能不良,马达过热。
4.1举例
一台ABBACS50022kW变频器客户反映在运行半小时左右跳“OH”。
分析与维修:
因为是在运行一段时间后才有故障,所以温度传感器坏的可能性不大,可能变频器的温度确实太高,通电后发现风机转动缓慢,防护罩里面堵满了很多棉絮(因该变频器是用在纺织行业),经打扫后开机风机运行良好,运行数小时后没有再跳此故障。
5、输出不平衡
输出不平衡一般表现为马达抖动,转速不稳,主要原因:
模块坏,驱动电路坏,电抗器坏等。
5.1举例
一台富士G9S11KW变频器,输出电压相差100V左右。
分析与维修:
打开机器初步在线检查逆变模块(6MBI50N-120)没发现问题,测量6路驱动电路也没发现故障,将其模块拆下测量发现有一路上桥大功率晶体管不能正常导通和关闭,该模块已经损坏,经确认驱动电路无故障后更换新品后一切正常。
6、过载
过载也是变频器跳动比较频繁的故障之一,平时看到过载现象我们其实首先应该分析一下到底是马达过载还是变频器自身过载,一般来讲马达由于过载能力较强,只要变频器参数表的电机参数设置得当,一般不大会出现马达过载.而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警.我们可以检测变频器输出电压,电流检测电路,等故障易发点来一一排除故障.
6.1举例
一台LGIH55KW变频器在运行时经常跳“OL”.
分析与维修:
据客户反映这台机器原来是用在37kw的马达上的,现在改用在55kw的马达上。
参数也没有重新设置过,所以问题有可能出在参数上,经检查变频电流极限设置的为37kw马达的额定电流,经参数重新设置后带负载一切正常。
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变频器维修基础
2010-11-09 来源:
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在维修之前,必须准备一些必备的常用工具及指针式万用表,20兆以上示波仪,稳压电源,EPRON读写器等。
维修中须注意:
1.维修变频器前须将变频器放电,可用灯泡或大电阻等。
2.维修用示波仪须与大地隔离,可用1:
1的隔离变压器。
3.在更换板子时,维修人员须做好防静电措施。
现就我公司代理的DANFOSSVLT5000系列变频器为例介绍一下维修变频器的步骤。
一.静态测试:
1.测试整流电路:
找到变频器内部直流电源的正极+UDC及负极-UDC,将万用表调到电阻X10挡,红表棒接到+UDC上,黑表棒分别接到L1,L2,L3上,应该有大约十几欧阻值。
相反将黑表棒接到+UDC上,红表棒依次接到L1,L2,L3上,应该有一接近于无穷大的阻值。
将红表棒接到-UDC上,重复以上步骤,都应得到相同的结果。
2.测试逆变电路:
将红表棒接到+UDC上,黑表棒分别接到U,V,W上,应该有十几欧的阻值,反向应该无穷大,将黑表棒接到—UDC上,重复以上步骤,应得到相同的结果。
二.动态测试:
在静态测试结果正常以后,必须进行动态测试(上电试机)。
1.上电之前,须检查变频器输入电压是否与电源电压匹配。
2.上电后,由于变频器有各种保护功能,一般都能自动显示一些故障(如过电压,欠电压,过电流等)。
3.如未显示任何故障,则可在空载(不接电机)情况下启动变频器,测试其输出电压。
4.在输出电压正常(无缺相,三相电压平衡)的情况下,可以带电机进行负载试验。
三.故障判断:
1.整流模块损坏,一般由于电网电压,内部短路引起,故障率较高,在排除内部短路后,更换即可。
2.逆变模块损坏,一般由于电机或电缆损坏及驱动电路损坏引起,故障率较高。
在修复驱动电路,测得驱动波形良好以后,更换模块。
3.上电无显示,一般由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起,故障率较高。
4.上电后显示过电压或欠电压,一般由于输入缺相,电路老化及印板受潮引起,找出其电压检测电路及检测点,更换损坏的器件。
5.上电显示过电流或接地故障。
一般由于电流检测电路损坏,如霍尔元件,运放。
更换损坏的器件即可。
6.启动显示过电流,一般由于驱动电路或逆变模块损坏引起,按步骤2处理。
7.空载输出电压正常,带负载后显示过载或过电流,一般由于参数设置不当,或驱动电路老化引起,须准确设置参数(如加减速时间,转距提升,基频,电机电流等),更换老化的器件。
以上列举了变频器的几种常见故障及一般处理方法,由于变频器品种较多,故障情况各异,无法一一介绍,欢迎用户来电讨论。
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变频器过电压产生原因及解决措施
2010-08-03 来源:
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过电压现象在变频器在调试与使用过程中经常会遇到。
过电压产生后,变频器为了防止内部电路损坏,其过电压保护功能将动作,使变频器停止运行,导致设备无法正常工作。
因此必须采取措施消除过电压,防止故障的发生。
由于变频器与电机的应用场合不同,产生过电压的原因也不相同,所以应根据具体情况采取相应的对策。
一、过电压的产生与再生制动
所谓变频器的过电压,是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压,集中表现在变频器直流母线的直流电压上。
正常工作时,变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。
若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。
在过电压发生时,直流母线上的储能电容将被充电,当电压上升至700V左右时,(因机型而异)变频器过电压保护动作。
造成过电压的原因主要有两种:
电源过电压和再生过电压。
电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。
而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V,因此,电源引起的过电压极为少见。
本文主要讨论的问题是再生过电压。
产生再生过电压主要有以下原因:
当大GD2(飞轮力矩)负载减速时变频器减速时间设定过短;电机受外力影响(风机、牵伸机)或位能负载(电梯、起重机)下放。
由于这些原因,使电机实际转速高于变频器的指令转速,也就是说,电机转子转速超过了同步转速,这时电机的转差率为负,转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反,其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。
所以电动机实际上处于发电状态,负载的动能被“再生”成为电能。
再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电,使直流母线电压上升,这就是再生过电压。
因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反,为制动转矩,因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。
换句话说,消除了再生能量,也就提高了制动转矩。
如果再生能量不大,因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力,这部分电能将被变频器及电机消耗掉。
若这部分能量超过了变频器与电机的消耗能力,直流回路的电容将被过充电,变频器的过电压保护功能动作,使运行停止。
为避免这种情况的发生,必须将这部分能量及时的处理掉,同时也提高了制动转矩,这就是再生制动的目的。
二、过电压的防止措施
由于过电压产生的原因不同,因而采取的对策也不相同。
对于在停车过程中产生的过电压现象,如果对停车时间或位置无特殊要求,那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。
所谓自由停车即变频器将主开关器件断开,让电机自由滑行停止。
如果对停车时间或停车位置有一定的要求,那么可以采用直流制动(DC制动)功能。
直流制动功能是将电机减速到一定频率后,在电机定子绕组中通入直流电,形成一个静止的磁场。
电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩,使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中,因此这种制动又称作能耗制动。
在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。
这种制动方法效率仅为再生制动的30-60%,制动转矩较小。
由于将能量消耗于电机中会使电机过热,所以制动时间不宜过长。
而且直流制动开始频率,制动时间及制动电压的大小均为人工设定,不能根据再生电压的高低自动调节,因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压,只能用于停车时的制动。
对于减速(从高速转为低速,但不停车)时因负载的GD2(飞轮转矩)过大而产生的过电压,可以采取适当延长减速时间的方法来解决。
其实这种方法也是利用再生制动原理,延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度,使变频器本身的20%的再生制动能力得到合理利用而已。
至于那些由于外力的作用(包括位能下放)而使电机处于再生状态的负载,因其正常运行于制动状态,再生能量过高无法由变频器本身消耗掉,因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。
再生制动与直流制动相比,具有较高的制动转矩,而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩(即再生能量的高低)由变频器的制动单元自动控制。
因此再生制动最适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。
三、再生制动的方法
1.能量消耗型:
这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。
在直流母线电压上升至700V左右时,功率管导通,将再生能量通入电阻,以热能的形式消耗掉,从而防止直流电压的上升。
由于再生能量没能得到利用,因此属于能量消耗型。
同为能量消耗型,它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上,电机不会过热,因而可以较频繁的工作。
2.并联直流母线吸收型:
适用于多电机传动系统(如牵伸机),在这个系统中,每台电机均需一台变频器,多台变频器共用一个网侧变流器,所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。
这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态,处于制动状态的电机被其它电动机拖动,产生再生能量,这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。
在不能完全吸收的情况下,则通过共用的制动电阻消耗掉。
这里的再生能量部分被吸收利用,但没有回馈到电网中。
3.能量回馈型:
能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时,可逆变流器将再生能量回馈给电网,使再生能量得到完全利用。
但这种方法对电源的稳定性要求较高,一旦突然停电,将发生逆变颠覆。
四、再生制动的应用
一条化纤长丝牵伸生产线,由三台牵伸机组成,分别由三台电机驱动。
一辊电机功率22KW、4极,采用蜗杆减速器,速比为25:
1;二辊电机功率37KW、4极,蜗杆减速器,速比16:
1;三辊电机功率45KW,采用圆柱齿轮减速器,速比6:
1。
电机分别采用华为TD2000-22KW三垦IHF37K,45K变频器驱动。
三台变频器根据牵伸比及速比采用比例控制。
它的工作过程是这样的:
丝束绕在一辊、二辊、三辊上,由变频器控制三辊之间不同的速度对丝束进行牵伸。
开车调试时因牵伸比小,丝束总旦较低,系统开车正常。
在投产一段时间后,由于工艺调整,增大了牵伸比及丝束总旦,(牵伸比由工艺决定,总旦通俗的说,就是丝束的粗细及根数多少,总旦越高,丝束越粗。
牵伸倍数或总旦越大,三辊对二辊、一辊的拖力越大。
)这时出现了问题。
开车时间不长,一辊变频器频繁显示SC(过电压防止),
二辊变频器偶尔也有这种现象。
时间稍长,一辊变频器保护停机,故障显示E006(过电压)。
通过对故障现象进行仔细的分析,得出以下结论:
由于一辊与二辊之间的牵伸比占总牵伸倍数的70%,而二辊、三辊电机功率均大于一辊,因此一辊电机实际工作于发电状态,它必须产生足够的制动力矩,才能保证牵伸倍数。
二辊则根据工艺状况工作于电动与制动状态之间,只有三辊为电动状态。
也就是说,一辊变频器若不能将电机产生的再生能量处理掉,它就不能产生足够的制动力矩,那么将会被二辊“拖跑”。
被“拖跑”的主要原因在于变频器为防止过电压跳闸而采取的自动提高输出频率的功能(即“SC”失速防止功能)。
变频器为了降低再生能量,将会自动增加电机转速,试图降低再生电压,但是因再生能量过高,所以并不能阻止过电压的发生。
因此,问题的焦点是必须保证一辊、二辊电机具有足够的制动力矩。
增加一辊、二辊电机及变频器容量可以达到这个目的,但这显然是不经济的。
而将一辊、二辊产生的过电压及时处理掉,不让变频器的直流电压升高,也能够提供足够的制动力矩。
由于在系统设计时未考虑到这点,采用共用直流母线吸收型或能量回馈型的方法已不可能。
经仔细论证,只有采用将一辊、二辊变频器各增加一组外接制动单元的方案。
经计算选用了两组华为TDB-4C01-0300制动组件。
开车后两组制动单元电阻尤其是一辊制动阻工作频率非常之高,说明我们的分析是正确的。
整个系统运行近一年,再也没有发生过过电压现象。
本文详细说明了变频器产生过电压的各种原因及相应的防止措施,讨论了再生制动的几种方式,并通过应用实例对过电压的防止及再生制动的应用进行了仔细的分析。
结果证明,再生制动功能是解决过电压现象的最主要的方法。
变频器维修:
电位器的检测、水泥电阻的检测
2010-07-28 来源:
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一、电位器检测
检查变频器的电位器时,首先要转动旋柄,看看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,开关通、断时“喀哒”声是否清脆,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如有“沙沙”声,说明质量不好。
用万用表测试时,先根据被测电位器阻值的大小,选择好万用表的合适电阻挡位,然后可按下述方法进行检测。
1、用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端,其读数应为电位器的标称阻值,如万用表的指针不动或阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。
2、检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。
用万用表的欧姆档测“1”、“2”(或“2”、“3”)两端,将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置,这时电阻值越小越好。
再顺时针慢慢旋转轴柄,电阻值应逐渐增大,表头中的指针应平稳移动。
当轴柄旋至极端位置“3”时,阻值应接近电位器的标称值。
如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象,说明活动触点有接触不良的故障。
二、水泥电阻检测
1、将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。
为了提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。
由于欧姆挡刻度的非线性关系,它的中间一段分度较为精细,因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。
根据电阻误差等级不同。
读数与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。
如不相符,超出误差范围,则说明该电阻值变值了。
2、注意:
测试时,特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时,手不要触及表笔和电阻的导电部分;被检测的电阻从电路中焊下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试产生影响,造成测量误差;色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定,但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。
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变频器维修:
电阻的检测
2010-07-25 来源:
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一、光敏电阻的检测
1、用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻值接近无穷大。
此值越大说明光敏电阻性能越好。
若此值很小或接近为零,说明光敏电阻已烧穿损坏,不能再继续使用。
2、将一光源对准光敏电阻的透光窗口,此时万用表的指针应有较大幅度的摆动,阻值明显减些此值越小说明光敏电阻性能越好。
若此值很大甚至无穷大,表明光敏电阻内部开路损坏,也不能再继续使用。
3、将光敏电阻透光窗口对准入射光线,用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动,使其间断受光,此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。
二、压敏电阻的检测
用万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻,均为无穷大,否则,说明漏电流大。
若所测电阻很小,说明压敏电阻已损坏,不能使用。
三、负温度系数热敏电阻(NTC)的检测
1、测量标称电阻值Rt用万用表测量NTC热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同,即根据NTC热敏电阻的标称阻值选择合适的电阻挡可直接测出Rt的实际值。
但因NTC热敏电阻对温度很敏感,故测试时应注意以下几点:
1..1Rt是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的,所以用万用表测量Rt时,亦应在环境温度接近25℃时进行,以保证测试的可信度。
1.2测量功率不得超过规定值,以免电流热效应引起测量误差。
1.3注意正确操作。
测试时,不要用手捏住热敏电阻体,以防止人体温度对测试产生影响。
2、估测温度系数αt先在室温t1下测得电阻值Rt1,再用电烙铁作热源,靠近热敏电阻Rt,测出电阻值RT2,同时用温度计测出此时热敏电阻RT表面的平均温度t2再进行计算。
四、正温度系数热敏电阻(PTC)的检测
检测时,用万用表R×1挡,具体可分两步操作:
1、常温检测(室内温度接近25℃);将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值,并与标称阻值相对比,二者相差在±2Ω内即为正常。
实际阻值若与标称阻值相差过大,则说明其性能不良或已损坏。
2、加温检测;在常温测试正常的基础上,即可进行第二步测试—加温检测,将一热源(例如电烙铁)靠近PTC热敏电阻对其加热,同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大,如是,说明热敏电阻正常,若阻值无变化,说明其性能变劣,不能继续使用。
注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻,以防止将其烫坏。
变频器过压类故障详解
2010-07-23 来源:
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变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。
正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值。
若以380V线电压计算,则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。
在过电压发生时,直流母线的储能电容将被充电,当电压上至760V左右时,变频器过电压保护动作。
因此,变频器来说,都有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围时很可能损坏变频器,常见的过电压有两类。
一、输入交流电源过压
这种情况是指输入电压超过正常范围,一般发生在节假日负载较轻,电压升高或降低而线路出现故障,此时最好断开电源,检查、处理。
二、发电类过电压
这种情况出现的概率较高,主要是电机的同步转速比实际转速还高,使电动机处于发电状态,而变频器又没有安装制动单元,有两起情况可以引起这一故障。
1、当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设的比较小,在减速过程中,变频器输出的速度比较快,而负载靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量回馈单元,因而变频器支流直流回路电压升高,超出保护值,出现故障,而纸机中经常发生在干燥部分,处理这种故障可以增加再生制动单元,或者修改变频器参数,把变频器减速时间设的长一些。
增加再生制动单元功能包括能量消耗型,并联直流母线吸收型、能量回馈型。
能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻,通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。
并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统,这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态,产生再生能量,这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。
能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的,当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。
2、多个电动施动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。
以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起故障。
在纸机经常发生在榨部及网部,处理时需加负荷分配控制。
可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。
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