變頻器維修之充電電阻故障的替換技巧

      運行中的變頻器，停機后再上電，仿佛接不通電源似的，毫無反應。用戶送來變頻器維修，我們測量變頻器接線端子P1、P（+）兩點間的電阻值變為無窮大，充電電阻R在不知覺中已經開路了。此種故障并不少見。充電電阻提供變頻器上電期間對直流回路儲能電容（緩）充電任務，在儲能電容上建立起一定幅值的電壓后，充電接觸器或充電繼電器閉合，變頻器才能進入待機工作狀態。充電電阻“執行任務”的時間雖短，但要承受一定的電流沖擊，若選用功率余量不足或質量欠佳的元件，則充電電阻在上電期間有可能隨時“犧牲”掉。從1.5kW到90kW的變頻器，充電電阻的阻值從51Ω到幾Ω，功率從幾瓦到幾百瓦，多采用柱體線繞功率電阻和方形水泥電阻，講究一點和功率大些的變頻器，則采用鋁封裝功率電阻。中、大功率變頻器的充電電阻損壞不多，越是小功率的變頻器，充電電阻損壞的故障率越高。直流回路中串有直流電抗器的變頻器，如安川變頻器、東元變頻器等，因電抗器對上電充電電流的抵制作用，充電電阻往往阻值較小，如東元7200PA37kW變頻器，充電電阻兩只并聯，僅為2Ω240W。

    還有一種情況，也易導致變頻器充電電阻故障。當充電繼電器（小功率變頻器）和充電接觸器（中功率變頻器）觸點接觸不良或控制電路不良時，充電電阻可能會承受起動或運行電流，而過熱燒斷。因而遇有充電電阻損壞時，須同時檢查充電繼電器和接觸器的觸點狀況及控制情況。除了三相整流電路采用可控硅器件而省掉充電電阻和充電接觸器這一環節外，大部分變頻器都有充電電阻和充電接觸器這一環節。因而在變頻器上電時要注意傾聽一種聲音：中、大功率變頻器當然是用充電接觸器，上電期間，會聽到很響的“哐”一聲，是接觸器閉合了，沒有動靜就不對了；小功率變頻器采用充電繼電器，變頻器上電期間，應能聽到“啪噠”一聲響，沒有動靜，要檢查繼電器元件本身和繼電器的控制電路了。

    用戶送修，我們高興了一下，很小的故障和很低的維修成本，可以嫌一筆了。別的配件，從淘寶網上或從電子公司郵購，質量都還行。但功率電阻本地市場上就多的是，搞到配件，就將變頻器修出去了。不到兩天，用戶又將變頻器提溜回來，又是不通電了，檢查，又是充電電阻開路。又換上，用不到兩天，又提溜回來了，這回用戶有點兒腦了。此類元件假冒偽劣太多，郵購的也不太放心。小事情成了犯愁的事兒。

好多變頻器維修部都有此等經歷。從拆機品里選用的充電電阻，倒能用得住。購得的新元件，哪怕是擴容跨檔使用，10W的當3W的用，還是用不長。一點小事情，倒差點砸了維修部的牌子。

就想了一個“招”，見下述[故障實例]。

[故障實例1]：

英威騰INVT-P9 1.5kW變頻器主電路的充電電阻R44，系由兩只51Ω5W電阻串聯而成。總功率為10W，總阻值為100Ω。手頭有每盒千只的0.25W1.2kΩ的電阻，不到一分錢一只。用20只并聯為5W60Ω電阻，兩只串聯，代替原充電電阻。裝機反復上電試驗，兩嘟嘍電阻僅有輕微的溫升，完全沒有問題。裝機運行已有數年了，未因充電電阻問題返修過。

[故障實例2]：

阿爾法ALPHA2000-318R5P 18.5kW變頻器，充電電阻燒掉。原電阻為20Ω80W電阻一只。用40只0.25W180Ω的電阻并聯為4.5Ω10W的電阻，用六組串聯組成27Ω60W充電電阻。共耗用了240只小電阻，制作和焊接一個半小時。用熱縮管縮成糖葫蘆狀的一個“整電阻”，絕緣和加固兩個問題一同解決，將變頻器修了出去。也未出現返修情況。

[故障實例3]：

偉創AC60 7.5kW變頻器，現場啟動運行中，頻率上升到7Hz左右，跳欠電壓故障代碼而停機。故障復位后再行起動，電機才動一下，面板不顯示了，機器像沒通電一樣，模變頻器外殼，感覺很熱。

拆機檢查，充電電阻已燒掉。單獨給充電繼電器上電，檢測觸點閉合狀態，有接觸不良現象，拆開繼電器檢查，觸點因跳火有燒灼現象，換新繼電器和充電電阻后，故障排除。

[故障實例4]：

一臺康沃變頻器“疑難故障”的修理過程：

一臺送修的5.5kW康沃變頻器，客戶說：有輸出，但是不能帶負載運行，電機轉不動，運行頻率上不去。

檢測主電路，整流與逆變電路，都正常。

上電，空載測三相輸出電壓正常。接上一臺1.1kW的空載電機，啟動變頻器運行，頻率在一、二赫茲附近升不上去，電機有停頓現象，并發出喀楞聲。也不報出過載或OC故障。停機，再啟動，還是如此。

將逆變模塊的530V直流供電斷開，另送入直流24V低壓電源，檢查驅動電路。查驅動電路和驅動供電電路的電容等元件，都正常。測逆變輸出上三臂驅動電路輸出的正、負脈沖電流，均達到一定的幅值，驅動IGBT模塊應該沒什么問題；又檢查電流互感器信號輸出回路，也正常。在運行中，并無故障信號報出。

感覺無處下手了，找不到故障的原因。問題出在驅動、模塊、電流檢測還是其它電路？整個下午未能查出故障所在。一時之間，真有些“漠漠輕愁”上心間了。什么原因呢？

1、 CPU檢測啟動期間電流異常，采取降速處理？

2、 驅動異常或模塊不良，是驅動電路做出的限流動作？

    低頻運行下，試短接U、V、W輸出回路的分流電阻，以使CPU退出降速限流動作，無效；將參數恢復出廠值（懷疑此運行方式可能是人為設置），無效。

    啟動變頻器，細致觀察：轉速上升到3Hz后，下降為0Hz，又重復此過程。電機停頓，運行。

    將加速時間大大加長后，平穩上升為5Hz后，又降為0Hz，可看出驅動等電路皆無異常。此運轉現象應是根據CPU發出的信號來形成的，好像是CPU根據電流信號，做出的限流動作。

    在起動過程中自行降速一般源于以下兩方面的原因：

1、在起動過程中，CPU檢測到急劇上升的異常電流值，進行即時降速處理，當電流恢復到正常值以內時，再升速運行；2、在起動過程中，CPU檢測到主回路直流電壓異常的跌落，進行即時降速處理，當主回路電壓恢復到正常值以內時，再升速運行；驅動與電流檢測電路無問題后，應從電壓方面著手檢修了。

由電壓導致的異常也分為兩個方面：

1、由直流回路電壓檢測電路異常造成（比較基準電壓產生漂移、采樣電阻變值等）。此信號使CPU誤以為電壓過低，從而采取降低輸出頻率來保持電壓平穩的措施；2、主直流回路的異常造成電壓過低（儲能電容失容、充電短接接觸器未吸合等），為檢測電路所偵測，使CPU在起動過程中采取降頻動作。

    重新裝機上電，帶電機試驗。上電時，未聽到充電接觸器的吸合聲（即便是能聽到充電接觸器的吸合聲，但不能忽略對其觸點閉合狀態的檢查。如觸點因燒灼、氧化或油污造成接觸不良，同樣導致此故障的出現）。檢查，接觸器線圈為交流380V，取自R、S電源進線端子。線圈引線端子松動造成接觸不良，接觸器未能吸合。起動時的較大電流在充電電阻上形成較大的壓降。主回路直流電壓的急劇跌落為電壓檢測電路所偵測，促使CPU發出了降頻指令。

    檢修走了很多彎路的原因，一是自己不夠細心，未注意傾聽上電時有無接觸器的吸合聲。二是該臺機器在電壓跌落時，只是進行了降速處理，并未報出欠電壓故障。而其它機型在此種情況下，往往已報出欠電壓故障了。也是因為空載的原因，在降速處理時，電壓很快回升，頻率又繼續上升。然后電壓又再度回落，變頻器降速處理，電壓又能再度回升，如此反復，造成變頻器升速，降為零速，停頓后又升速，再降為零速。但是不停機，也不報出故障信號。

想來有些好笑，如此簡單的一個故障，竟在其正常電路上大查故障所在。又因其不報故障代碼，致使檢查步驟有些茫然無措。

    變頻器是軟、硬件電路的有機結合，上述故障現象即是軟件程序的自動控制下形成的。如果只根據表面現象和以往經驗形成的思維定勢，不作深入分析和細致的觀察，真會把此簡單故障當作疑難故障來修了。

上述幾例充電電阻燒壞的故障維修，變頻器已正常運行多年了，未因充電電阻故障返修過。用多只小電阻代用原充電電阻，實際應用效果還是不錯的。代用原則是：

一、總阻值要等于或稍大于原電阻值，實際應用中，等于或大于原阻值兩倍以內都沒有問題，不過上電充電時間稍長一些，但充電電阻相對功耗小一些，安全一些。但電阻值過大就有壞處了。根據充電繼電器、充電接觸器控制方式的不同，充電電阻阻值過大，有以下三種弊端：1、會使充電繼電器、充電接觸器的觸點閉合電流加大，縮短其使用壽命；2、會使充電時間過長，反而加大了充電電阻的功耗，易過熱燒掉；3、充電過程中變頻器可能會跳欠電壓故障，而實施保護停機動作。

二、功率值應等于原電阻功率值，如故障實例2，組裝的充電電阻的功率值雖然稍小于原電阻，但長期應用都沒有問題。實際上組裝電阻的功率富裕量畢竟要大于原單只電阻。

    對充電電阻的處理，因買不到質量較好的原配件，在維修上采用了一些變通方法。有時候手頭的配件不是那么湊手，而用戶要求的時間又急，在不影響修理質量的前提下，采用一些應急和變通手段應該是可以的啊。

變頻器的充電電阻的損壞，除自身質量欠佳和功率選配不當外，與充電繼電器（接觸器）的狀態好壞，更有直接關系。對充電繼電器（接觸器）的控制方式見下述：

1、充電繼電器（接觸器）的電源取得方式：充電繼電器的電源一般是取自開關電源電路次級繞組輸出的直流24V電源；充電接觸器的線圈電壓一般為AC220V，通常由一只380V/220V的隔離變壓器取得供電。如圖2.1 東元7200PA 37kW變頻器主電路中的電源變壓器TC1既提供了充電接觸器線圈的220V供電，也同時提供散熱軸流風機的供電電源，但接觸器線圈的得電是由中間繼電器KA1來控制的；少數機型接觸器線圈的供電，是直接取自R、S、T三相電源進線端子的380V交流電壓。

2、充電繼電器（接觸器）的控制方式：a、變頻器上電后，隨著直流回路儲能電容上充電電壓的建立，開關電源開始起振工作，次級繞組整流濾波后，輸出直流24V控制供電，充電繼電器直接由24V電壓驅動而閉合。或由該繼電器直接驅動充電接觸器。這種控制方式最為直接，沒有中間控制環節，控制動作最快，開關電源起振后，充電繼電器（接觸器）也相應完成閉合動作；b、變頻器上電，開關電源起振工作后，CPU得電工作，開始工作自檢完成后，偵測直流回路的電壓值，達一定幅度后，輸出充電繼電器（接觸器）的閉合指令，經控制電路控制充電繼電器（接觸器）得電閉合。c、多數中功率變頻器還有對充電接觸器觸狀態的檢測電路，如圖2-1 東元7200PA 37kW變頻器主電路中，由11CN接線端子的3、4將充電控制繼電器的觸點信號返回CPU，供CPU判斷充電接觸器的觸點閉合狀態。若CPU發送充電接觸器閉合信號后，檢測其觸點并未閉合，便判斷為充電接觸器的控制電路故障，報出直流回路欠電壓、欠電壓、輸入電源缺相等故障，拒絕運行操作。一般變頻器是由充電接觸器的常開輔助觸點，來返回閉合信號的。對上電即報欠電壓等故障的機器，要檢查充電接觸器輔助觸點有無接觸不良。

相關鏈接：變頻器充電電阻和儲能電容故障分析