前面第二篇,我们检查了电源、电机、电缆、接地、制动电阻和安全回路。
第三篇,我们学会了看三菱变频器操作面板,知道了 PU、EXT、NET、MON、PRM 分别是什么意思,也知道第一次单机试机为什么最好先使用 PU 模式。
这一篇开始真正让电机转起来。
但第一次上电调试最忌讳的做法,就是:
上电。
切 PU。
频率直接设 50Hz。
按 RUN。
如果电机方向反了、抱闸没开、电机参数错了、机械卡住,或者最高频率被人改过,这种操作可能马上把问题放大。
第一次试机真正的目标不是“赶快跑到 50Hz”。
而是一步一步确认:
电机铭牌参数对不对。
最高频率有没有风险。
基准频率设得对不对。
电机保护电流是否正确。
加减速时间是否合理。
运行命令和频率来源是否清楚。
5Hz、10Hz 时电机能不能正常转。
方向对不对。
电流是否正常。
机械有没有异常。
低频通过以后,再逐步升频。
这才是一套完整的第一次上电调试。
第一次试机不是正式生产。
这一阶段只需要验证几个基础问题:
第一,变频器能够正常输出。
第二,电机能够正常旋转。
第三,电机方向正确。
第四,电流没有明显异常。
第五,机械没有卡滞。
第六,加减速过程正常。
第七,没有出现过流、过压、欠压等故障。
第八,基本参数和电机铭牌相符。
这些问题确认以后,后面才进入:
EXT 外部端子控制。
模拟量调速。
多段速。
PID。
PLC。
通讯。
所以第一次试机越简单越好。
不要第一次上电就把整条生产线自动控制全部接进来。
在开始改 Pr. 参数之前,再看一次电机铭牌。
至少记录:
电机功率。
额定电压。
额定电流。
额定频率。
额定转速。
极数。
星形或三角形接法。
是否普通异步电机。
是否变频专用电机。
是否特殊电机。
这是后面参数设定的基础。
例如铭牌可能写:
功率:5.5kW。
电压:380V。
电流:11A。
频率:50Hz。
转速:约 1450r/min。
接法:△。
这些数据不能靠经验猜。
尤其是额定电流。
同样是 5.5kW 电机,不同厂家、不同效率等级、不同电压下,额定电流可能不同。
三菱 FR-E800 中,Pr.9 Electronic thermal O/L relay用于电子热保护电流相关设置,官方参数表中其初始值通常和变频器额定电流有关。
现场调试时,应根据实际电机铭牌和使用条件确认。
这个参数如果设得明显不合理,会影响电机过载保护。
例如:
实际电机额定电流 8A。
参数却设成 15A。
那么电机长期过载时,保护可能不够及时。
反过来:
实际电机额定电流 15A。
参数只设 8A。
那么设备明明正常运行,也可能频繁出现过载保护。
所以不要因为“机器能转”就不管 Pr.9。
电机保护参数是正式交付必须确认的项目。
Pr.1 Maximum frequency是三菱变频器最重要的基础参数之一。
FR-E800 官方功能手册中,Pr.1 用于限制允许输出的最高频率。
可以简单理解为:
不管外部给多少频率命令,变频器都不能超过这个上限。
例如:
Pr.1 = 50Hz。
即使模拟量、面板或者通讯给出更高命令,实际频率也会受到最高频率限制。
所以 Pr.1 本质上是一道速度上限。
现场有些维修人员为了“以后方便”,会把最高频率直接设成:
100Hz。
120Hz。
甚至更高。
普通设备不建议这样做。
因为外部模拟量异常、PLC 程序错误、操作员误设频率时,电机就可能超速。
超速风险包括:
风机叶轮强度风险。
水泵机械密封和轴承风险。
减速机超速。
输送机速度过高。
皮带甩料。
轴承发热。
机械振动。
噪声增大。
电机弱磁区转矩下降。
所以如果设备设计最高只允许 50Hz,就把最高频率限制在合理值附近。
不要为了“以后可能用到”随便把上限放大。
Pr.2 Minimum frequency是最低频率相关参数。
FR-E800 官方参数表中,Pr.2 的作用就是设置最低输出频率限制。
例如:
Pr.2 = 20Hz。
当设备已经收到运行命令,即使给定频率很低,也可能受到最低频率限制。
这在某些风机水泵应用中有意义。
但第一次试机时,如果 Pr.2 被设置得很高,就会出现:
你明明想 5Hz 低频试转。
一启动却直接跑到 20Hz 或 30Hz。
所以第一次上电时,一定检查最低频率。
尤其是接手旧设备时。
Pr.3 Base frequency是基准频率。
普通 V/f 控制下,可以简单理解为:
电机达到基准电压所对应的基础频率。
对于常见 50Hz 电机,通常会围绕 50Hz 来设置。
FR-E800 官方参数表中,Pr.3 就是 Base frequency;不同地区/参数组的初始值可能为 50Hz 或 60Hz。
所以国内常见 50Hz 电机,不能拿到一台机器以后完全不看 Pr.3。
尤其进口设备、二手机、不同地区版本,原参数可能不是你想当然的 50Hz。
这两个概念很容易混淆。
Pr.3 基准频率表示电机 V/f 特性中的基准点。
Pr.1 最高频率表示允许输出的最高频率。
例如:
Pr.3 = 50Hz。
Pr.1 = 60Hz。
这并不矛盾。
它意味着电机的基本额定 V/f 点在 50Hz,但允许继续向更高频率运行。
但超过基准频率以后通常进入弱磁区域。
频率可以继续升。
电压不能无限继续升。
可用转矩会下降。
所以普通机械不能只看:
变频器能不能输出 60Hz、80Hz。
还要问:
电机和机械允不允许这样运行。
Pr.7 Acceleration time是加速时间。
FR-E800 当前手册中,Pr.7 的设定范围可到 3600 秒。加速时间并不是简单地表示“从 0Hz 到你当前目标频率的固定时间”,而是和Pr.20 Acceleration/deceleration reference frequency的基准频率有关。
简单理解:
Pr.7 越小,电机升速越快。
Pr.7 越大,电机升速越平稳。
第一次调试不要一上来追求快速。
可以先设得保守一点。
因为加速太短可能导致:
启动电流很大。
E.OC 过流。
皮带打滑。
联轴器冲击。
物料滑动。
机械振动。
Pr.8 Deceleration time是减速时间。
它决定变频器按照多快的斜坡降低频率。
减速时间太短,尤其遇到:
大风机。
大滚筒。
离心机。
高速主轴。
大惯量设备。
负载可能反拖电机发电,把能量送回直流母线,引发过压。
所以第一次调试也不建议把减速时间设得特别短。
如果设备工艺不要求快速停车,就先采用比较保守的减速时间。
第九篇我们还会专门讲三菱变频器为什么启动过流、停车过压。
很多人只知道 Pr.7、Pr.8,却不知道 Pr.20。
FR-E800 中:
Pr.20 Acceleration/deceleration reference frequency
是加减速时间的基准频率。
官方说明中,加减速时间指的是从 0Hz 到 Pr.20 所设置频率所需的时间,以及反向从该频率降到停止状态所需的时间。
这意味着:
你看到 Pr.7 = 10 秒。
不能完全脱离 Pr.20 去理解。
现场如果发现:
“我明明设置了 10 秒,实际为什么不是我理解的 10 秒?”
除了看 S 曲线、负载、失速防止,也要看 Pr.20。
第一次正式运行前,建议重点核对 Pr.9。
这不是为了让电机转起来,而是为了保护电机。
现场有一种错误思路:
只要电机不报警,就把 Pr.9 调大。
这种做法很危险。
如果电机因为机械负载过重而长期电流偏高,正确做法是查负载。
不是通过不断调大保护值,让它不报警。
保护参数不是消除故障代码的工具。
它应该符合电机真实能力。
如果只是普通 V/f 调速,基础调试可以先围绕最简单的参数进行。
但 FR-E800 支持更高性能控制方式。
例如:
Advanced magnetic flux vector control。
Real sensorless vector control。
Vector control。
PM sensorless vector control。
这些控制方式会进一步依赖电机数据。
官方培训资料和功能手册中说明,在相关控制方式下:
Pr.80设置电机容量。
Pr.81设置电机极数。
Pr.83设置电机额定电压。
Pr.84设置电机额定频率。
所以以后遇到:
低频转矩要求高。
速度控制要求高。
需要矢量控制。
就不能只设置 Pr.1、Pr.7、Pr.8。
电机铭牌数据会更加重要。
FR-E800 中:
Pr.83 是 Rated motor voltage。
Pr.84 是 Rated motor frequency。
这里有一个很重要的现场原则:
按实际电机和所选控制方式设置。
不要因为设备是 400V 级变频器,就自动把所有电机都当成完全相同的额定电压。
不要因为中国电网常见 50Hz,就完全不看电机铭牌。
进口设备、特殊电机、高速电机都可能不同。
第三篇讲过 Pr.79。
第一次低频试运行时,如果准备使用面板控制,就要确认 PU 模式有控制权。
否则你把:
Pr.1。
Pr.3。
Pr.7。
Pr.8。
Pr.9。
全都设好了。
按 RUN 还是不转。
原因可能只是:
设备仍然处在 EXT 模式。
所以第一次试机之前至少确认:
当前是否 PU。
面板 RUN 是否有效。
面板频率给定是否有效。
第一次启动,5Hz、10Hz 就够。
目的不是看性能。
目的是看方向。
因为电机如果方向错了,5Hz 时很容易发现,也更容易停止。
如果第一次就 50Hz:
风机可能立即高速反转。
水泵可能反向运行。
输送机可能把物料送错方向。
搅拌机可能造成机械冲击。
卷绕设备可能马上乱料。
所以低频是为了降低试错成本。
按 RUN 后,不要第一时间盯面板。
先看机械方向。
特别是:
水泵。
风机。
输送机。
螺旋输送。
搅拌机。
减速机。
提升机械。
如果方向错误,立即停止。
方向调整可以根据设备控制逻辑选择:
处理电机相序。
修改允许的运行方向控制。
修改 PLC 正反转逻辑。
但在改变 U/V/W 接线前,应按规范断电、等待直流母线放电并确认安全。
不要带电调换输出线。
方向确认以后,看输出电流。
5Hz、10Hz 时电流不能只追求越小越好。
要结合负载判断。
如果:
电机几乎不转。
电流迅速升高。
要立即停机。
优先查:
抱闸没有释放。
机械卡死。
减速机卡死。
电机接法错误。
输出接线异常。
转矩参数明显不合适。
这种情况下不要继续升频。
低频电流异常大,常见原因很多:
机械负载过重。
抱闸没开。
轴承损坏。
皮带过紧。
水泵卡泵。
搅拌机物料凝固。
电机接法错。
电机参数错。
转矩提升过大。
控制方式不合适。
所以看到电流大,不要马上换变频器。
先把电机和机械排除。
普通自冷电机的冷却风扇和电机轴一起转。
频率很低时,风扇转速也低。
散热能力会下降。
所以第一次 5Hz、10Hz 试机主要是短时间确认:
方向。
机械。
电流。
声音。
不要让普通电机长时间 5Hz 带重载运行。
如果工艺必须长期低频大转矩运行,就要重新评估:
独立强迫风冷。
电机类型。
控制方式。
变频器容量。
除了看电流,还要听。
正常情况下电机应该比较平稳。
如果出现:
明显嗡鸣。
周期性敲击。
机械摩擦。
轴承声音。
齿轮异常。
电磁噪声突然变重。
要停机检查。
不要只因为变频器没报警就继续运行。
变频器只能监测电气状态的一部分。
很多机械故障没有发展到过流以前,变频器不会替你判断。
尤其是风机、泵、长轴、电机联轴器设备。
观察:
电机本体。
联轴器。
减速机。
底座。
管路。
风机壳体。
是否存在异常振动。
如果 10Hz 就明显振动,不要直接冲到 50Hz。
随着转速升高,共振可能更加严重。
5Hz、10Hz 正常以后,可以逐步增加。
例如:
10Hz。
20Hz。
30Hz。
40Hz。
50Hz。
具体频率点按设备情况决定。
每升一个阶段,都观察:
输出电流。
机械声音。
振动。
温度。
压力。
流量。
风量。
运行稳定性。
这样做可以找到问题究竟在哪个频率段出现。
很多机械不是 50Hz 才有问题。
有些设备在:
22Hz。
28Hz。
35Hz。
某个区间振动最大。
原因可能是机械固有频率和运行频率接近,发生共振。
如果你只试:
5Hz。
50Hz。
可能完全错过中间异常区。
所以逐级升频非常重要。
后面如果确认某个频率范围确实存在机械共振,还可以考虑跳跃频率等功能。
但首先要确认机械本身有没有问题。
变频器最高频率设置不能脱离机械。
例如:
变频器允许 120Hz。
不代表电机和机械允许 120Hz。
减速机铭牌。
风机叶轮。
泵。
输送带。
轴承。
主轴。
都会有速度限制。
所以正式交付前应该有一个明确结论:
这台设备最高允许多少 Hz?
为什么?
谁确定的?
最好记录在参数表里。
升到额定工作频率后,要重点记录:
输出频率。
输出电流。
电机声音。
振动。
机械运行状态。
工艺参数。
例如水泵:
压力。
流量。
水泵声音。
是否汽蚀。
例如风机:
风向。
风量。
风压。
电流。
振动。
例如输送机:
运行速度。
皮带跑偏。
负载电流。
物料状态。
这样才算完成基础运行确认。
三菱变频器第一次调试不能只做空载。
空载电机正常,带载可能完全不同。
例如输送机:
空载 20A。
带料以后可能升到 40A。
搅拌机:
空罐很轻。
满罐粘稠物料启动可能非常重。
水泵:
无水空转和实际带压运行完全不同。
所以空载基础试机通过以后,还要按真实工况带载测试。
带载启动时,重点观察:
电流峰值。
加速是否顺畅。
有没有失速。
有没有 E.OC。
机械冲击是否明显。
如果加速途中电流持续偏高,先查:
负载。
加速时间。
机械状态。
电机容量。
控制方式。
不要直接把过流保护改大。
设备减速时,要观察:
是否出现 E.OV。
停止时间是否合理。
机械是否冲击。
有没有水锤。
风机惯性是否很大。
制动电阻是否发热。
大惯量设备如果减速太快,容易产生再生能量。
所以加速正常不代表减速一定正常。
FR-E800 支持更高级的电机控制和相关调谐功能。
但普通第一次试机,不建议什么都没确认就马上做调谐。
应该先确认:
电机铭牌。
电机接线。
电机容量。
电机是否允许旋转。
机械是否允许调谐。
抱闸是否释放。
控制方式是否真的需要调谐。
对于简单 V/f 风机、小水泵、小输送机,未必一开始就需要把控制搞得复杂。
先解决基础运行。
再根据性能要求决定是否启用高级控制。
如果现场要求:
低频带载能力明显提高。
低频速度稳定。
负载变化时转速变化更小。
需要更好的转矩性能。
这时才进一步考虑更高性能控制。
FR-E800 官方资料说明,在 Advanced magnetic flux vector、Real sensorless vector、Vector、PM sensorless vector 等控制方式中,需要根据控制方式正确设置电机容量、极数等数据,例如 Pr.80、Pr.81。
这部分后面可以另做高性能控制专题。
普通入门调试先不要把参数搞得过于复杂。
假设 PU 模式 5Hz 启动,发现方向反。
先停止。
确认电机完全停下。
切断主电源。
等待直流母线放电。
确认无危险电压。
然后根据现场设计:
调整 U/V/W 中任意两相。
或者修改控制方向逻辑。
如果设备正式是 PLC 控制,还要确认:
STF 对应的机械方向是否正确。
STR 是否允许。
不要只在 PU 模式把方向修对,却让正式 EXT 模式逻辑相反。
如果一启动就过流,先不要继续复位。
重点检查:
抱闸。
机械卡死。
电机接法。
电机电缆。
电机绝缘。
输出侧接触器。
负载。
如果电机根本没有开始正常加速,单纯调 Pr.7 的作用有限。
先排硬件和机械。
如果:
5Hz 正常。
10Hz 正常。
20Hz 正常。
30Hz 左右开始过流。
那排查方向和“一启动就过流”不同。
重点查:
加速时间是否太短。
带载阻力是否增加。
电机容量是否不足。
机械是否在某个速度区出现异常。
控制方式。
转矩参数。
这时 Pr.7 就更值得关注。
如果启动和运行完全正常,只有停机时报过压:
优先看:
Pr.8 减速时间。
负载惯量。
制动系统。
制动电阻。
停止方式。
不要去改电机额定电流。
故障发生阶段已经告诉你方向。
这种问题也很常见。
检查:
Pr.1 最高频率。
频率上限相关参数。
当前给定来源。
PID 是否介入。
多段速是否介入。
失速防止是否介入。
外部限制信号。
不要看到“设定 50Hz”就认为实际一定输出 50Hz。
重点检查:
Pr.2 最低频率。
是否处于真正的 PU 频率给定。
有没有多段速信号。
是否有外部频率给定覆盖。
运行模式是否为组合方式。
这种问题不要靠重新旋转面板频率解决。
先查频率来源和限制。
一台普通 50Hz 风机维修后试机。
操作人员通过外部模拟量调速,发现最高能升到很高频率。
检查 Pr.1,发现以前为了测试被设成了 120Hz,而且一直没有恢复。
风机机械并没有超频设计。
后来根据设备要求重新限制最高频率。
这个案例说明:
Pr.1 不只是一个调速参数,也是重要的机械保护边界。
一台设备更换了较大容量变频器,但原电机没有更换。
新变频器按照默认状态投入使用后,电机保护设置没有按实际铭牌认真核对。
后期负载变化时保护表现不符合实际。
重新根据电机铭牌和设备使用条件核对电子热保护设置后,保护逻辑恢复合理。
这个案例说明:
变频器容量和电机额定电流不是同一个概念。
Pr.9 应该围绕实际电机来确认。
一台减速电机带抱闸。
低频启动时电机能够轻微抖动,但电流很高。
现场起初怀疑 V/f 参数。
后来检查发现抱闸虽然有动作声音,但机械并没有完全释放。
调整抱闸机构和电源后,5Hz 电流明显恢复正常。
这个案例说明:
低频异常不要只盯参数。
机械状态永远要一起看。
建议至少记录:
变频器型号。
电机功率。
电机额定电压。
电机额定电流。
电机额定频率。
电机额定转速。
电机接法。
Pr.1 最高频率。
Pr.2 最低频率。
Pr.3 基准频率。
Pr.7 加速时间。
Pr.8 减速时间。
Pr.9 电子热保护。
Pr.20 加减速基准频率。
Pr.79 运行模式。
如果启用高级控制,再记录:
Pr.71 电机类型。
Pr.80 电机容量。
Pr.81 电机极数。
Pr.83 电机额定电压。
Pr.84 电机额定频率。
控制方式。
这样后期维修就有依据。
可以按照下面顺序执行:
第一,确认第二篇所有上电前检查已经通过。
第二,拍摄变频器铭牌。
第三,拍摄电机铭牌。
第四,确认电机星三角接法。
第五,确认机械可以安全运行。
第六,确认抱闸正常。
第七,上电只观察,不启动。
第八,确认没有故障。
第九,查看 Pr.1 最高频率。
第十,查看 Pr.2 最低频率。
第十一,查看 Pr.3 基准频率。
第十二,查看 Pr.7 加速时间。
第十三,查看 Pr.8 减速时间。
第十四,按电机和应用核对 Pr.9。
第十五,确认 Pr.79 和 PU 控制权。
第十六,设定 5Hz。
第十七,按 RUN。
第十八,确认方向。
第十九,观察电流。
第二十,听声音、看振动。
第二十一,停止测试。
第二十二,升到 10Hz 再试。
第二十三,逐步测试 20Hz、30Hz、40Hz。
第二十四,达到额定工作频率。
第二十五,记录满速电流和机械状态。
第二十六,做正常停止测试。
第二十七,带载重新测试。
第二十八,确认无 OC、OV、OL 等异常。
第二十九,保存最终基础参数。
第三十,再进入外部 EXT 自动控制调试。
这套流程比“一上电直接 50Hz”安全得多。
第一,不看电机铭牌。
第二,不确认电机接法。
第三,不看 Pr.1 就直接高速运行。
第四,把最高频率放得过高。
第五,不看 Pr.2,低频测试却直接跳到高频。
第六,不确认 Pr.3 是 50Hz 还是 60Hz。
第七,不核对 Pr.9 电机保护。
第八,加减速时间设得太短。
第九,不知道 Pr.20 会影响加减速时间理解。
第十,没有切到正确 PU 模式。
第十一,第一次试机直接 50Hz。
第十二,方向反了还继续运行。
第十三,低频电流很大还继续升频。
第十四,抱闸没开却一直调参数。
第十五,只做空载,不做带载测试。
第十六,只测试启动,不测试停车。
第十七,停车 E.OV 还去改电机保护电流。
第十八,低频长期运行不考虑电机散热。
第十九,普通应用一上来就乱做高级调谐。
第二十,调完参数不做记录。
这些问题都比不会背 Pr. 参数更常见。
三菱变频器第一次上电调试,重点不是“怎样最快让电机跑到 50Hz”,而是建立一条安全、可验证的调试链路。
第一步先看电机铭牌。
功率、电压、电流、频率、转速、极数和接法都要明确。
第二步确认基础 Pr. 参数。
FR-E800 中:
Pr.1 是最高频率。
Pr.2 是最低频率。
Pr.3 是基准频率。
Pr.7 是加速时间。
Pr.8 是减速时间。
Pr.9 是电子热保护相关电流设置。
Pr.20 是加减速时间的基准频率。
最高频率不是越高越好。
它本质上也是设备的速度安全边界。
基准频率和最高频率不是同一个概念。
普通 50Hz 电机,首先按电机铭牌和实际应用确认基准频率。
电机电子热保护要围绕实际电机铭牌确认,不能简单照搬变频器容量。
如果使用 Advanced magnetic flux vector、Real sensorless vector、Vector 等更高性能控制,还会涉及 Pr.80 电机容量、Pr.81 电机极数、Pr.83 额定电压、Pr.84 额定频率等数据。
第一次试机建议先使用 PU 模式。
先 5Hz。
再 10Hz。
先看方向。
再看电流。
再听声音。
再看振动。
确认没有异常后,再逐步升到 20Hz、30Hz、40Hz 和额定运行频率。
空载正常以后,还必须带载测试。
带载启动要看过流。
带载停止要看过压。
如果一启动马上过流,先查电机、电缆、抱闸和机械。
如果加速到中间频率才过流,再重点查加速时间、负载和控制参数。
如果只有停车时报过压,重点查减速时间、负载惯量和制动方案。
第一次试机完成以后,要记录最终参数和运行电流。
然后再进入下一阶段:
把控制权从面板 PU 转到正式的 EXT 外部控制。
下一篇继续讲:
三菱变频器调试教程第五篇:PU 面板启停与外部 EXT 控制,为什么面板能转外部不能转。
第五篇会重点讲三菱现场最常见的问题:PU 模式试机完全正常,但切回 EXT 后 STF 没反应;运行命令和频率给定为什么要分开看;Pr.79、STF、STR、SD、PC、MRS 和安全停止之间到底是什么关系。