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變頻器易出現的問題及對策
文章作者:wubaiyi 上傳更新:2018-03-09

01

靜態測試

1、測試整流電路

找下結果,可以判定電路已出現異常,A.到變頻器內部直流電源的P端和N端,將萬用表調到電阻X10檔,紅表棒接到P,黑表棒分別依到R、S、T,正常時有幾十歐的阻值,且基本平衡。相反將黑表棒接到P端,紅表棒依次接到R、S、T,有一個接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端,重復以上步驟,都應擁有相同結果。如果有以阻值三相不平衡,說明整流橋有故障.B.紅表棒接P端時,電阻無窮大,可以斷定整流橋故障或啟動電阻出現故障。

2、測試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上,應該有幾十歐的阻值,且各相阻值基本相同,反相應該為無窮大。將黑表棒N端,重復以上步驟應擁有相同結果,否則可確定逆變模塊有故障。

02

動態測試

在靜態測試結果正常以后,才可進行動態測試,即上電試機。在上電前后**注意以下幾點:

1、上電之前,須確認輸入電壓是否有誤,將380V電源接入220V級變頻器之中會出現炸機(炸電容、壓敏電阻、模塊等);

2、檢查變頻器各接插口是否已正確連接,連接是否有松動,連接異常有時可能會導致變頻器出現故障,嚴重時會出炸機等情況;

3、上電后檢測故障顯示內容,并初步斷定故障及原因;

4、如未顯示故障,首先檢查參數是否有異常,并將參數復歸后,在空載(不接電機)情況下啟動變頻器,并測試U、V、W三相輸出電壓值。如出現缺相、三相不平衡等情況,則模塊或驅動板等有故障;

5、在輸出電壓正常(無缺相、三相平衡)的情況下,負載測試,盡量是滿負載測試。

03

變頻器的故障判斷

1、整流模塊損壞

通常是由于電網電壓或內部短路引起。在排除內部短路情況下,更換整流橋。在現場處理故障時,應重點檢查用戶電網情況,如電網電壓,有無電焊機等對電網有污染的設備等。

2、逆變模塊損壞

通常是由于電機或電纜損壞及驅動電路故障引起。在修復驅動電路之后,測驅動波形良好狀態下,更換模塊。在現場服務中更換驅動板之后,須注意檢查馬達及連接電纜。在確定無任何故障下,才能運行變頻器。

3、上電無顯示

通常是由于開關電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起,如啟動電阻損壞,操作面板損壞同樣會產生這種狀況。

4、顯示過電壓或欠電壓

通常由于輸入缺相,電路老化及電路板受潮引起。解決方法是找出其電壓檢測電路及檢測點,更換損壞的器件。

5、顯示過電流或接地短路

通常是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運放電路等。

6、電源與驅動板啟動顯示過電流

通常是由于驅動電路或逆變模塊損壞引起。

7、空載輸出電壓正常,帶載后顯示過載或過電流

通常是由于參數設置不當或驅動電路老化,模塊損壞引起。

04

變頻器的過電流保護

在變頻器維修中,過電流保護的對象主要指帶有突變性質的、電流的峰值超過了變頻器的容許值的情形.由于逆變器的過載能力較差,所以變頻器的過電流保護是至關重要的一環,迄今為止,已發展得十分完善.

一、過電流的原因

1、工作中過電流即拖動系統在工作過程中出現過電流.其原因大致來自以下幾方面:

① 電動機遇到沖擊負載,或傳動機構出現“卡住”現象,引起電動機電流的突然增加.

② 變頻器的輸出側短路,如輸出端到電動機之間的連接線發生相互短路,或電動機內部發生短路等.

③ 變頻器自身工作的不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個逆變器件在不斷交替的工作過程中出現異常。例如由于環境溫度過高,或逆變器件本身老化等原因,使逆變器件的參數發生變化,導致在交替過程中,一個器件已經導通、而另一個器件卻還未來得及關斷,引起同一個橋臂的上、下兩個器件的“直通”,使直流電壓的正、負極間處于短路狀態。

2、升速時過電流 當負載的慣性較大,而升速時間又設定得太短時,意味著在升速過程中,變頻器的工作效率上升太快,電動機的同步轉速迅速上升,而電動機轉子的轉速因負載慣性較大而跟不上去,結果是升速電流太大。

3、降速中的過電流 當負載的慣性較大,而降速時間設定得太短時,也會引起過電流。因為,降速時間太短,同步轉速迅速下降,而電動機轉子因負載的慣性大,仍維持較高的轉速,這時同樣可以是轉子繞組切割磁力線的速度太大而產生過電流。

二、處理方法

1、 起動時一升速就跳閘,這是過電流十分嚴重的現象,主要檢查

① 工作機械有沒有卡住

② 負載側有沒有短路,用兆歐表檢查對地有沒有短路

③ 變頻器功率模塊有沒有損壞

④ 電動機的起動轉矩過小,拖動系統轉不起來

2、 起動時不馬上跳閘,而在運行過程中跳閘,主要檢查

① 升速時間設定太短,加長加速時間

② 減速時間設定太短,加長減速時間

③ 轉矩補償(U/F比)設定太大,引起低頻時空載電流過大

④ 電子熱繼電器整定不當,動作電流設定得太小,引起變頻器誤動作

05

變頻器的電壓保護

1、 過電壓保護

產生過電壓的原因及處理方法:

① 電源電壓太高

② 降速時間太短

③ 降速過程中,再生制動的放電單元工作不理想,來不及放電,請增加外接制動電阻和制動單元

④ 請檢查放電回路有沒有發生故障,實際并不放電;對于小功率的變頻器很有放電電阻損壞

2、 欠電壓保護

產生欠電壓的原因及處理方法:

① 電源電壓太低

② 電源缺相;

③ 整流橋故障:如果六個整流二極管中有部分因損壞而短路,整流后的電壓將下降,對于整流器件和晶閘管的損壞,應注意檢查,及時更換。

06

變頻器的過熱保護

⑴風扇運轉保護 變頻器的內裝風扇是箱體內部散熱的主要手段,它將保證控制電路的正常工作。所以,如果風扇運轉不正常,應立即進行保護;

⑵逆變模塊散熱板的過熱保護 逆變模塊是變頻器內發生熱量的主要部件,也是變頻器中*重要而又*脆弱的部件。所以,各變頻器都在散熱板上配置了過熱保護器件;

⑶制動電阻過熱保護 制動電阻的標稱功率是按短時運行選定的。所以,一旦通電時間過長,就會過熱。這時,應暫停使用,待冷卻后再用。或選用較大一點功率電阻;

⑷冷卻風道的入口和出口不得堵塞,環境溫度也可能高于變頻器的允許值。

07

變頻器易出現的問題及對策

(1)噪聲問題及對策。用變頻器傳動電動機時,由于輸出電壓電流中含有高次諧波分量,氣隙的高次諧波磁通增加,故噪聲增大。電磁噪聲由以下特征:由于變頻器輸出中的低次諧波分量與轉子固有機械頻率諧振,則轉子固有頻率附近的噪聲增大。變頻器輸出中的高次諧波分量與鐵心機殼軸承架等諧振,在這些部件的各自固有頻率附近處的噪聲增大。變頻器傳動電動機產生的噪聲特別是刺耳的噪聲與PWM控制的開關頻率有關,尤其在低頻區更為顯著。

一般采用以下措施平抑和減小噪聲:在變頻器輸出側連接交流電抗器。如果電磁轉矩有余量,可將U / f定小些。采用特殊電動機在較低頻的噪聲音量較嚴重時,要檢查與軸系統(含負載)固有頻率的諧振。

(2) 振動問題及對策。變頻器工作時,輸出波形中的高次諧波引起的磁場對許多機械部件產生電磁策動力,策動力的頻率總能與這些機械部件的固有頻率相近或重合,造成電磁原因導致的振動。對振動影響大的高次諧波主要是較低次的諧波分量,在PAM方式和方波PWM方式時有較大的影響。但采用正弦波PWM方式時,低次的諧波分量小,影響變小。

減弱或消除振動的方法,可以在變頻器輸出側接入交流電抗器以吸收變頻器輸出電流中的高次諧波電流成分。使用PAM方式或方波PWM方式變頻器時,可改用正弦波PWM方式變頻器,以減小脈動轉矩。從電動機與負載相連而成的機械系統,為防止振動,**使整個系統不與電動機產生的電磁力諧波。 負載匹配及對策 機械的種類繁多,性能和工藝要求各異,其轉矩特性不同,因此應用變頻器前首先要搞清電動機所帶負載的性質,即負載特性,然后再選擇變頻器和電動機。負載有三種類型:恒轉矩負載、風機泵類負載和恒功率負載。不同的負載類型,應選不同類型的變頻器。

(3) 恒轉矩負載 恒轉矩負載又分為摩擦類負載和位能式負載。 摩擦類負載的起動轉矩一般要求額定轉矩的150%左右,制動轉矩一般要求額定轉矩的***左右,所以變頻器應選擇具有恒定轉矩特性,而且起動和制動轉矩都比較大,過載時間和過載能力大的變頻器,如FR-A540系列。 位能負載一般要求大的起動轉矩和能量回饋功能,能夠快速實現正反轉,變頻器應選擇具有四象限運行能力的變頻器,如FR-A241系列。

(4) 風機泵類負載 風機泵類負載是典型的平方轉矩負載,低速下負載非常小,并與轉速平方成正比,通用變頻器與標準電動機的組合*合適。這類負載對變頻器的性能要求不高,只要求經濟性和可靠性,所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可,如FR-A540(L)。如果將變頻器輸出頻率提高到工頻以上時,功率急劇增加,有時超過電動機變頻器的容量,導致電動機過熱或不能運轉,故對這類負載轉矩,不要輕易將頻率提高到工頻以上。

(5) 恒功率負載 恒功率負載指轉矩與轉速成反比,但功率保持恒定的負載,如卷取機、機床等。對恒功率特性的負載配用變頻器時,應注意的問題:在工頻以上頻率范圍內變頻器輸出電壓為定值控制,,所以電動機產生的轉矩為恒功率特性,使用標準電動機與通用變頻器的組合沒有問題。而在工頻以下頻率范圍內為U/f定值控制,電動機產生的轉矩與負載轉矩又相反傾向,標準電動機與通用變頻器的組合難以適應,因此要專門設計。

(6)發熱問題及對策

變頻器發熱是由于內部的損耗而產生的,以主電路為主,約占98%,控制電路占2%。為保證變頻器正常可靠運行,**對變頻器進行散熱。主要方法有:

(1) 采用風扇散熱:變頻器的內裝風扇可將變頻器箱體內部散熱帶走。

(2) 環境溫度:變頻器是電子裝置,內含電子元件機電解電容等,所以溫度對其壽命影響較大。通用變頻器的環境運行溫度一般要求-10℃~+50℃,如果能降低變頻器運行溫度,就延長了變頻器的使用壽命,性能也穩定。我們一直忙于變頻器的保養。
⑴可以延長變頻器的使用期
⑵電器方面我們可以說減少維修率
⑶也可以體現公司的管理,公司的形象!
我司保養的具體方案如下:
1、 變頻器須解體,查看內部是否有異常現象.(如:鏍絲松動、焊錫脫落、器件松動、器件燒焦、燒煳現象。) 
2、 檢查變頻器內部易老化器件,如:風扇,功率器件,功率電容,及印板老化現象。 
3、 清理變頻器內部粉塵,油污,腐蝕性及導體雜質。對主要印板如:主控板,驅動板,開關電源板。采用全新品進口電子清潔劑進行噴洗,去除其老化層及導電物質。 

4、 對變頻器主要控制部分進行先進的加膜處理。起到防塵,防老化,防導電物質,防水,及腐蝕性物質。

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作為一種無觸點的半導體開關器件,其允許反復導通和關斷的次數幾乎是無限的,并且導通的控制也十分方便。這是一般的“通-斷開關”所望塵莫及的,從而使實現異步電動機的變頻調速取得了突破。但由于變頻器的逆變電路是在直流電壓下工作的,而SCR在直流電壓下又不能自行關斷,因此,要實現逆變,還**增加輔助器件和相應的電路來幫助它關斷。所以,盡管當時的變頻調速裝置在個別領域(如風機和泵類負載)已經能夠實用,但未能進入大范圍的普及應用階段。 ⑵門極關斷(GTO)晶閘管 SCR在一段時間內,幾乎是能夠承受高電壓和大電流的****半導體器件。因此,針對SCR的缺點,人們很自然地把努力方向引向了如何使晶閘管具有關斷能力這一點上,并因此而開發出了門極關斷晶閘管。 GTO晶閘管的基本結構和SCR類似,它的三個極也是:陽極(A)、陰極(K)和門極(G)。其圖行符號也和SCR相似,只是在門極上加一短線,以示區別。 GTO晶閘管的基本電路和工作特點是: ①在門極G上加正電壓或正脈沖(開關S和至位置1)GTO晶閘管即導通。其后,即使撤消控制信號(開關回到位置0),GTO晶閘管仍保持導通。可見,GTO晶閘管的導通過程和SCR的導通過程完全相同。

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