软启动器过热报警作为最常见的故障现象之一,本文将为用户提供软启动器过热的排查思路,用于日常维护维修的参考。
过热故障的定义
首先,我们对软启动器过热故障进行定义。通常我们在汇报现场故障情况时需要注意区别不同的过热故障。在与第一线用户沟通时,由于一线用户认知局限,可能会造成混淆。
歧义一、电机热过载,部分进口品牌由于译文中overheat表达的常常指运行电流超出了热脱扣曲线限制,即电子计算采样对比内置的热脱扣过载曲线后提示的热过载保护,例如施耐德ATS48系列,将电机过载的反时限保护,称为热保护,其更贴近的表达其实是电机过载保护。
歧义二、电机的PTC热保护反馈,部分支持有PTC输入的软启动器,额外提供对于电机本身温度保护的反馈集成。例如数恩电气的SJR3-C系列,故障信息也提示为过热
我们后续行文试图提供故障分析思路的是特指,软启动器本机过热,即软启动器自身散热器或者模块温度过高导致的故障提示。
过热保护的实现
1、使用温度传感器,电阻式的温度传感器,接入主板的单片机模拟信号。
通常这类传感器可由单片机运算后再软启动上显示实时的线性温度变化,并可智能调节风扇启停,更加精确智能。如数恩电气SJR3-L系列,SJR3-C系列采用此类设计
2、使用常开或者常闭的温度保护开关,接入主板的单片机开关保护信号。
此类温度开关,通常为双金属片式,抗干扰强,耐用。如数恩电气的SJR-2000系列采用此类设计
上图,数恩的SJR3-C系列提供NTC温度传感器型与SW开关型两种信号接入。
以发生时间节点为分析顺序的排查思路
当用户汇报故障发生时,通常信息量极少,且情绪焦躁,如何在只言片语间,快速为用户厘清排查顺序,提出针对解决方案,是售后工程师人员所需的基本素养。过热故障极适合参照故障发生的步骤节点或者时间节点为基础,进行分析。
运行前:
节点1、冷态待机状态下,一启动极短时间就报过热
这种明显具有逻辑错误的故障,通常由温度保护开关或温度传感器故障导致,如保护器件本身故障,如断线,传感器阻值击穿,开路,温度开关常开闭异常。
临时应急办法:常开温度保护开关可以拔除,常闭可以短接,用于应急,待后续修复。传感器更换或接入适当电阻。
启动中:
节点2、冷态待机后,启动过程中且未完成旁路运行切换或在线运行全压状态时,发生过热报警。
由于软启动的主要工作负荷集中在启动和软停止过程中,启动时伴随着200%~600%之间的设置额定电流,启动过程中报警是最为常见的。
这由以下几种可能:
1、启动限流百分比设置过低,导致启动困难,过低的限流导致转差增大(电流I∝S转差率),加速困难,限流模式下启动电压提升与电流限值互相限制,最终导致晶闸管运行时间延长,发热超过设计能力。这时的应对方案,除了放宽限流百分比的设定以外,还可以放大规格选型,或者选用具备额外主动风冷设计的型号,例如数恩的SJR3-C系列。
2、负载较重或选型过小,导致启动困难,部分负载类型,如砂石行业,固废行业,启动时对启始力矩要求较高,常见的300%限流倍数,往往无法满足,因此需充分放大选型,保证裕量,提供更高的启始电流或者电压。按规格标称的选型往往无法适配。用户或可选用具有闭环高转矩功能的软启动器,如数恩电气的SJR3-5000系列,提高启动性能与启始转矩。
节点3、热态(即前序有启停过程且间隔时常小于5分钟)待机后,启动过程中且未完成旁路运行切换或在线运行全压状态时,发生过热报警。
由于各个软启动器厂家的散热能力设计不同,设计的每小时启动次数能力也不同,例如西门子G72系列软启动,适用于电梯液压升降系统,每小时启动次数可达80次;ABB公司的PSR系列紧凑型软启动,在未加装散热风扇附件时,额定负载下给出的参考启动次数是每小时10次。
此时过热报警基本是由于前序启动间隔时间较短并超过了软启动本身的启动设计能力造成,通常我们尝试延长自然冷却时间后可再次尝试,如果仍然报警,可回到节点1或节点2的分析逻辑下。
应对办法,参照产品设计规格,降低启动频次,
运行中
进入全压状态或者旁路状态后的过热,需要按照旁路产品的类型不同进行排查。
模块在线式:此类软启动未设计有旁路接触器,进入全压状态后,电流经过晶闸管,由于半导体的导通功耗,发热量巨大,此时过热报警,一般检查散热风道是否堵塞,散热风扇是否异常即可。
外置旁路式和内置旁路式:通常此类软启动器完成全压运行后,将会切换至低阻抗的旁路接触器,减少导通损耗。但是仍然会有一定概率发生过热,例如施耐德公司的ATS48系列和数恩电气的SJR3-LN系列,支持旁路运行的同时也支持在线运行,当发生旁路接触器投入异常时,运行自动切换到软启动的晶闸管回路中。此时过热主要需排查接触器是否异常,例如,旁路吸合异常,旁路接触器触点氧化,烧蚀导致的接触不良阻抗上升。
环境因素的变量
环境温度作为一个重要变量,在具体分析时,需要合并考虑。超出规格适用范围的环境温度,在选型时需要充分考虑选型裕量。