Top 10 Ursachen für VFD-Überstromfehler

Was ist eine VFD-Überstromstörung?​

VFD-Überstromfehler bezieht sich auf die Notfallschutzreaktion, die ausgelöst wird, wenn der VFD einen transienten Strom feststellt, der 150% des Nennwerts übersteigt (mit einer Dauer von mehr als 300 μs). Bei Erkennung eines Überstroms werden die IGBT-Ausgangsimpulse sofort blockiert - ähnlich wie beim Sicherungsschutzmechanismus in Stromnetzen. Wenn diese Anomalie erkannt wird (VFD-Fehlercodes, z. B. FU-02; die tatsächlichen Codes sind dem Gerätehandbuch zu entnehmen), löst der Stromwandler den Schutz innerhalb von 0,1 ms mit einer Genauigkeit von ±1% aus und verhindert so das Durchbrennen des IGBT-Moduls (Sperrschichttemperatur über 175 °C) oder das Risiko der Verkohlung der Motorisolierung. Solche VFD-Fehler, die 42% der VFD-Abschaltvorgänge ausmachen, sind genau die Kernfehler, die durch Parameteroptimierung und Hardware-Erkennung proaktiv verhindert werden können.

Die 10 häufigsten Ursachen von VFD-Überstromfehlern

1. Übermäßige Motorlast

Variable Antriebsmotoren, die Lasten mit hohem Trägheitsmoment antreiben (z. B. Pumpen mit variablem Frequenzantrieb wenn das Laufrad während des Anlaufs plötzlich ins Stocken gerät oder Kavitationswasserschlag auftritt) einen plötzlichen Anstieg des mechanischen Widerstands erfahren, der das Ausgangsdrehmoment zwingt, den Grenzwert des 150% zu überschreiten. Um die eingestellte Drehzahl beizubehalten, erhöht der VFD weiterhin den Strom. Wenn der Strom 200% des Nennwerts übersteigt und länger als 500 ms anhält, wird unweigerlich der Überstromfehler des VFD ausgelöst. Zu den Prüfpunkten gehören der Bremszustand des Lüfters, die Blockierung des Pumpengehäuses und ein abnormales Reibungsmoment im Übertragungssystem.

2) Kurzschlüsse

Kurzschlüsse zwischen Phase und Erde am Ausgang führen zu Strömen, die die Nennwerte (＞1000%) weit überschreiten und möglicherweise zur Explosion von VFD-Komponenten (IGBT/Kondensatoren) führen und sofort VFD-Fehlercodes auslösen - die schwerwiegendste Art von VFD-Fehlern.

3.Unsachgemäße VFD-Einstellungen

Wenn die Beschleunigungszeit zu kurz (180% ist, schätzen die Komponenten eines VFD (z. B. IGBT/Überwachungseinheit) die Lasteigenschaften falsch ein, was dazu führt, dass VFD-Antriebe häufig Überstromfehler auslösen.

4.Probleme mit Motor oder Kabel

Kurzschluss in der Wicklung des frequenzvariablen Motors (Ersatzwiderstand um das 20-fache reduziert) oder Alterung der Isolierung des elektrischen VFD-Kabels (Erdschluss > 5 mA), was zu einer Verzerrung der Stromwellenform (THD > 25%) und einem dreiphasigen Ungleichgewicht > 5% führt und direkt einen VFD-Fehler auslöst.

5.Probleme mit der Stromqualität

Wenn VFD-Oberschwingungen (>30% THDi) das Stromnetz belasten, kommt es zu einer Stromwandlerabtastverzerrung (Abweichung >15%). Wenn zu diesem Zeitpunkt eine plötzliche VFD-Spannungsspitze (>6kV/3kA) auftritt und die Ansprechverzögerung des VFD-Überspannungsschutzes >10μs beträgt, führt dies zum Zusammenbruch des IGBT-Moduls und damit zu einem Kurzschluss im Zwischenkreis. Für VFD-Systeme in HVAC-Anwendungen Bei häufigen Start-Stopp-Zyklen kann ein Spannungsabfall von mehr als 15% den Ausgangsstrom kompensatorisch um mehr als 200% ansteigen lassen, was direkt einen Überstromfehler des Frequenzumrichters auslöst.

6.Interner VFD-Ausfall

VFD-Komponenten Hardwareschäden (z. B. IGBT-Gate-Durchbruch, ESR-Anstieg des Gleichstromkondensators > 50% oder Nullpunktdrift des Stromwandlers) führen dazu, dass die Komponenten eines VFDs anormale Stromanstiege ausgeben - die Signalverzerrung auf der Umrichterplatine führt zu einem plötzlichen Anstieg des Phasenstroms > 200%. Dieser nichtlineare Fehler zwingt den Überstromschutz zum Auslösen, auch wenn die mechanische Belastung des VFD normal ist.

7.Verzögerung der Last

Bei drehzahlvariablen Antrieben (VSD) kann es zu einer schnellen Abbremsung kommen (z. B. wenn sich die Klappe eines Radiallüfters plötzlich schließt). Während einer solchen Verzögerung geht der FU-Motor aufgrund seiner Trägheit in den Generatorbetrieb über, wodurch regenerative Energie in das System zurückfließt und die Zwischenkreisspannung auf über 120% ansteigt. Dadurch werden die IGBTs auf der Umrichterseite gezwungen, Rückstromstößen zu widerstehen, was einen Überstromfehler des FU auslöst. Typische Szenarien: Freifall des Hebezeugs, Notbremsung des Förderbands (wenn die Kapazität des Bremswiderstands nicht ausreicht).

8.Eingangsleistung Spike

Blitzeinschläge oder Netzumschaltungen können eine VFD-Spannungsspitze (＞130% der Nennspannung) verursachen, die zu einer Überspannung des Zwischenkreiskondensators im Frequenzumrichter führt, was eine unkontrollierte Leitung der IGBT-Gate-Ladung und eine momentane Stromüberschreitung von ＞180% zur Folge hat. Wenn der Überspannungsschutz des Frequenzumrichters ＞100μs beträgt, wird ein Überstromfehler ausgelöst.

9.Schnelle Lastwechsel

Wenn vfd-Antriebe auf eine Blockade in der Zuführung oder dem Förderband eines Mischers stoßen, steigt das Lastmoment innerhalb von 0,2 Sekunden plötzlich um mehr als 150% an. Der 10ms-Einstellzyklus der Motorsteuerung des Frequenzumrichters kann nicht sofort reagieren und zwingt den Strom, den Schwellenwert von 200% zu überschreiten. Wenn die Überlasttoleranzzeit des VFD-Motors weniger als 5 ms beträgt (z. B. bei einem Permanentmagnetmotor), wird ein VFD-Überstromfehler ausgelöst.

10. erdungsrelevante Fragen

Wenn der Erdungswiderstand mehr als 5Ω beträgt oder die PE-Leitung lose angeschlossen ist, kann der durch den vfd-Erdschluss verursachte Ableitstrom (＞50mA) nicht wirksam abgeleitet werden. Das Steuerungssystem kann ihn fälschlicherweise als Kurzschluss auf der Lastseite interpretieren. Dieser falsche Strom kann, wenn er zum tatsächlichen Betriebsstrom addiert wird, 150% des Nennwerts überschreiten und direkt einen vfd-Überstromfehler auslösen.

Schritte zur Fehlersuche:

1.Inspektion der Ladung

Prüfen Sie, ob das Laufrad der VFD-Wasserpumpe klemmt (Leerlaufdrehmoment > 15% des Nennwerts) oder ob der Motor mit variabler Frequenz überlastet ist (Strom > 110% und Dauer > 10 Sekunden). Zeichnen Sie die Stromkurve während der Anlauf- und Abschaltphase auf. Wenn ein plötzlicher Anstieg von 150% innerhalb von 0,5 Sekunden zusammen mit mechanischen Vibrationen (über 4 mm/s) auftritt, bestätigt dies, dass die mechanische Lastanomalie die Ursache für den Überstromfehler des VFD ist.

2.VFD-Einstellungen überprüfen​

Bei der Durchführung von Fehlersuche am VFD-Antrieb, Überprüfen Sie Folgendes:

• Kernparameter der VFD-Steuerung:
  • Beschleunigungszeit (≥ Motorträgheitszeitkonstante × 3)
  • Strombegrenzung (110%-150% FLA)
• Kompatibilität mit Motorsteuerungen mit variablem Frequenzumrichter:
  • Trägerfrequenz (8-12kHz, um Resonanzstellen zu vermeiden)
  • FLA-Wert des Motors (Vergleich mit Typenschild ±5%)
• Abnormale Signale für VFD-Einstellungen:
  • Ausgangsfrequenzschwankung > ±2 Hz
  • DC-Bus-Schwankung > ±15%
  • Eine Abweichung der Parameter kann zu unkontrollierten Stromstößen führen. Eine Echtzeit-Überwachung der Spannungs-/Stromnachführungseigenschaften ist erforderlich (Alarm wird ausgelöst, wenn die Abweichung 10% überschreitet).

3.Motor und Kabel inspizieren

Prüfen Sie die Abweichung des Phase-Phase-Widerstands der Wicklungen des VFD-Motors (＞±2%) und der Kabelisolierung (Megohmmeter ≥5MΩ). Lose elektrische VFD-Klemmen (Kontaktwiderstand ＞10mΩ) oder Beschädigungen der Isolierung verursachen einen Leckstrom ＞50mA. Eine gebrochene Abschirmungsschicht im VFD-Kabel kann Hochfrequenzstörungen verursachen und den Überstromschutz auslösen. Dieses versteckte Problem muss durch Abtasten der Resonanzfrequenzabweichung (＞±5kHz) mit einem LCR-Meter ermittelt werden. Bei tiefgreifenden Schäden, wie z. B. Kurzschlüssen zwischen den Wicklungen, müssen professionelle Reparaturen an Frequenzumrichtern durchgeführt werden.

4.Test für kurze Hosen

Führen Sie eine dreistufige Inspektion durch:

• Schalten Sie den Strom ab und prüfen Sie, ob Strom vorhanden ist → Messen Sie mit einem Multimeter den Widerstand zwischen den Phasen U/V/W (eine Differenz von >±1% ist anormal)
• Prüfen Sie mit einem Megohmmeter → Messen Sie den Widerstand zwischen der Phasenleitung und der Erde (ein Wert <1MΩ zeigt einen Erdschluss an)
• Trennen und prüfen → Isolieren Sie die Komponenten eines VFD (Widerstand des IGBT-Moduls < 10Ω deutet auf einen Ausfall hin). Wenn ein Kurzschluss festgestellt wird, folgen Sie dem Flussdiagramm zur Fehlersuche am VFD, um beschädigte Komponenten zu ersetzen. Phase-Phase-Kurzschlüsse müssen VFD-Fehlercodes melden und machen 33% aller VFD-Fehler aus, insbesondere VFD-Überstromfehler, die vorrangig behandelt werden müssen, um dieses Risiko zu beseitigen.

5.Spannung überwachen

Erfassen Sie eingangsseitige Transienten wie VFD-Spannungsspitzen (>130% Spitze) oder -einbrüche (<80% über 100 ms) mit einem Oszilloskop. Solche Schwankungen zwingen den VFD-Wechselrichter, die Stromkompensationsleistung zu erhöhen, was zu Überstrom führt.

Synchrone Erkennung:

• Sind die Oberschwingungen des VFD >20% (Stromabtastverzerrung)?
• Reagiert der Überspannungsschutz des VFD ±15% eine Warnung vor Netzanomalien an.

Prozess der Fehlersuche:

6.Getrennte Prüfung der Komponenten

Trennen Sie den AC-Motor-VFD von der Last und schließen Sie eine ohmsche Last an, um den VFD für den Abluftventilatorbetrieb zu simulieren (z. B. 30%-Strom). Wenn der Überstrom verschwindet, liegt die Fehlerquelle auf der mechanischen Seite; andernfalls zerlegen Sie die Maschine, um die VFD-Komponenten zu überprüfen:

• IGBT-Modul (verwenden Sie ein Multimeter, um den Widerstand der C-E-Klemme zu messen; wenn er <10Ω ist, ist er defekt)
• Optokoppler auf der Treiberplatine (wenn die Verzögerung mehr als 3μs beträgt, ist ein Austausch erforderlich)
• Gleichstromkondensator (wenn der ESR 200% des Nennwerts übersteigt, wird er als fehlerhaft angesehen)
• Schwere Schäden erfordern die Reparatur des VFD-Antriebs und den Austausch des Aggregats.

7.Interne Inspektion des VFD

Wenn die Umgebungstemperatur 40°C übersteigt, der VFD in HLK-Anlagen muss um 15% herabgesetzt werden, um zu verhindern, dass eine unzureichende Wärmeabgabe den Überstromschutz auslöst. EMI-Störquellen (wie z. B. Übersprechen von nahegelegenen VFDs im Frequenzbereich von 30 MHz bis 500 MHz) können zu Fehlauslösungen führen, was die Installation eines RFI-Filters (mit einer Einfügungsdämpfung von mehr als 40 dB) erforderlich macht. Wenn der geschlossene Widerstand des Erdungsnetzes mehr als 5 Ω beträgt (Serienerdung vermeiden), können Streuströme anormale Erfassungsströme von mehr als 100 mA induzieren. Solche externen Faktoren sind für 18% der Überstromfehler bei Frequenzumrichtern verantwortlich.

Schlussfolgerung - Verhinderung von Überstromfehlern in VFD-Systemen

Die Vorbeugung und Kontrolle von Überstromfehlern bei Frequenzumrichtern erfordert eine mehrdimensionale Koordination: durch eine vernünftige Einstellung der dynamischen Reaktionsparameter, eine systematische Durchführung VFD-Wartung (regelmäßige Inspektion von Schlüsselkomponenten und Kühlungsbedingungen) und die Überwachung abnormaler Stromtrends in Echtzeit, kombiniert mit einer eingehenden Analyse von VFD-Fehlercodes durch VFD-Fehlersuche, kann die Fehlerquote erheblich reduziert werden. Der Kern liegt in der vorausschauenden Wartung der VFD-Komponenten und der präzisen Anpassung an die Lastcharakteristik, wodurch die Überstromrisiken innerhalb der industriellen Sicherheitsstandards gehalten werden.