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變頻器維修之常見故障診斷與處理

點擊數:9824 更新時間:10/12/2020 5:00:20 PM Tag: 變頻器維修 變頻器常見故障

變頻器一般主要分為交流變頻器和交直流變頻器兩類。由于電壓型交直流變頻器的主電路采用的功率開關元件較少,電網側一般采用二極管整流,功率因數高,電路簡單,控制方式多樣化,因此應用最為廣泛。變頻器維修要了解其基本組成,一般如圖1所示。

變頻器的基本構成

整流電路模塊的作用是將三相交流電整流成直流電;逆變電路模塊的作用是有規律地控制變頻器中主開關裝置的接通和斷開,得到任意頻率的三相交流電;中間的直流環節模塊是用來緩沖無功的。控制電路模塊是變頻器的指揮中心,主要由運算電路、檢測電路、控制信號輸入、輸出電路和驅動電路組成,主要完成變頻器的開關控制、整流器的電壓控制和完成各種保護功能,但也經常出現故障。

一、故障類型及產生原因

1、故障類型

當變頻器不能正常工作時就可能發生故障。按所在部位不同變頻器常見故障有以下幾種:

電源故障
  指變頻器所接電網存在的故障,如電網本身過電壓、欠電壓、三相不平衡、主開關接觸不良或損壞及熔斷器熔斷造成的缺相等。

內部故障

指變頻器本身的故障,可能發生在直流環節,如短路、直流過壓、欠壓等。逆變環節,如輸出過電壓、欠電壓、不平衡和過電流等。控制環節,發生的故障較多。

負載故障
  指電動機故障,如斷相、過載、短路等。
  當出現故障時,變頻器將拒絕某些操作,主要是它的保護環節起作用。
2、故障原因
  變頻器在使用過程中,會出現各種故障現象。產生故障的原因也很多,概括起來有兩種原因:

外部原因

由變頻器外部因素引起,如操作錯誤、參數設定不正確、負載過重、外部冷卻風扇損壞、溫度過高、外界干擾、電網本身有問題等。

內部原因
  由變頻器內部因素引起,如短路、接地元件損壞、絕緣破損、接插件接觸不良、模塊損壞等。在處理故障時,針對不同的原因采取對應的解決辦法。

二、故障診斷與處理
  

故障診斷的任務是確定故障的性質,查出產生故障的原因和部位,以便迅速處理排除故障,恢復其功能,及時投入運行。在診斷過程中應借助一些儀器儀表和變頻器自診斷系統綜合分析。

1、故障診斷的過程 

詢問用戶變頻器的故障現象和查看變頻器指示等情況,包括故障發生前后外部環境的變化。例如,電源的異常波動、負載的變化等。

根據用戶的故障描述,分析可能造成此類故障的原因。

打開被維修的設備,確認被損壞的部位,分析維修恢復的可行性。

根據被損壞器件的工作位置,通過閱讀電路,分析電路工作原理,從中找出損壞器件的原因,以及一些相關的電子電路。

尋找相關的器件進行替換。

在確定所有可能造成故障,所有原因都排除的情況下,通電進行實驗,在做這一步檢查的時候,一般要求所有的外部條件都具備,并且不會引起故障的進一步擴大。

在檢修設備工作正常的情況下,就可以進入系統測試。
      2、診斷方法

故障樹診斷法
  故障樹診斷法要求先列出系統或設備可能出現的故障,再將引起每個故障發生的直接原因包括硬件、環境、人為因素等,用適當的邏輯把他們與故障連接起來,構成一棵故障診斷樹,如圖2所示。診斷時按樹由下而上逐級檢查,直到把故障找出為止。在故障較多時,此法診斷方便快捷。從每個枝的基部開始檢查,直到找出故障的性質、原因、部位為止。當找到的一個故障排除后,故障現象仍存在,說明還有另外故障存在,必需再檢查試驗,直到故障全部查清。

人工與自診斷結合法
  變頻器自動診斷只能查出故障的性質與部位,而原因不易找出,有時自診斷還有誤導之嫌,就得人工診斷。此時須根據自動診斷信息,把可能引起此信息的故障列舉出來,再逐個檢查疑點,縮小范圍,最終查出原因和部位。

對比診斷法
  主要指現象的對比,如切斷某一部分電路,更換某一元件,比較切斷與不切斷、更換與不更換現象是否一樣,如果現象相同說明故障仍然存在,故障原因與原電路、元件無關。如果故障消失,則說明故障根源出于此電路或元件。此法常用在有同型號的變頻器中。

三、故障診斷舉例

      1、直流過電壓故障舉例

變頻器所接電網電壓超過額定范圍,因此整流后直流電壓高過允許值。

電機減速時間設定太短,降速過快,反饋能量使濾波電容充電的電壓迅猛增加,形成高壓。

并聯接在濾波器旁的制動電阻沒有接通。不能消耗反饋電能,對抑制泵升電壓不起作用,電容上的電壓高于允許值。  列出疑點以后逐條檢查、試驗。在檢查時先檢查減速時間設定是否正常,正常的話進入下一疑點,用電壓表測量電源電壓,正常就檢查制動電阻是否接通。按照上述步驟檢查試驗,發現與制動電阻相接的開關不能閉合。

2、變頻器的變頻功能失控故障舉例

某廠一臺拖動潛污泵的安川616p5變頻器,在線停機4個多月恢復運行時發現,自開機的整個運行過程中,屏顯50hz的頻率,表顯78a電流,不能更改。按照工藝要求泵機應在50hz以下范圍內運行。顯然,變頻器的變頻功能失控。  現對故障進行分析與檢測。變頻器能運行在50hz的工頻中且輸出380v的電壓,泵機運行。這些現象表明功率模塊輸出正常,控制電路失常。616p5是通用型變頻器,它的控制電路核心元件是一塊內含cpu的產生脈寬調制信號的專用大規模集成電路l7300526a。該變頻器通常處在遠程傳輸控制中,從控制端子接受4~20ma的電流信號。根據通用型變頻器工作原理,“頻率設定不可調”故障現象,可能來自兩個單元電路:

a/d轉換器。

pwm的調制信號。

本著先易后難的檢修思路,為排除a/d轉換電路的隱患,采用排斥法檢測。首先卸掉控制端子相關電纜,改用鍵盤輸入頻率設定值, 屏顯故障現象依舊。

    然后,對比檢測法。用model100信號發生器從控制端子fi-fc、fv-fc輸入4~2ma、0~10v的模擬信號,結果顯示故障現象依然如此。  從鍵盤輸入的數字信號,是經過編碼和掃描程序進入cpu系統,從控制端子輸入的模擬信號是經過a/d轉換和邏輯電路處理后進入cpu系統。通過排除法和對比法檢測,可以確認a/d轉換電路正常。  

    硬件完好無損,那只能存在于軟件上的問題。從該芯片的l7300526a工作模式可以看出,該芯片采用數字雙邊調制載波方式產生脈寬調制信號,驅動晶體管功率模塊構成三相逆變器。載波頻率等于輸出頻率與載波倍率的乘積。

    對于載波倍率的每一個值,芯片內部的解碼器都會存儲一組相應的δ值(δ值是用于調制脈沖邊沿的可調時間間隔量)。每個δ值以數字形式存儲,與之對應的脈沖調制寬度由對應值的計數率決定。解碼器根據載波頻率和δ調制產生三個控制信號,每個輸出級分配一個,它們之間相差120°的相位角,616p5的載波參數n050將載波變化間隔分別設置為[1、2、4-6]、[8]和[7-9]。根據616p5的載波參數n050的含義,重新驗證載波設置值,發現屏幕輸出為 "10 "的非有效值,不可調(616p5的載波變化范圍應該是1-9的有效值)。由此可見,"屏幕顯示輸出50hz不變化 "的故障顯然與載波倍率δ有關。載波調制功能正常與否直接影響功率晶體管開關頻率的變化,從而影響輸出電壓(即頻率)的變化。修改該參數即可消除故障。

四、綜述
 

變頻器的應用越來越廣泛,其日常維護管理中,會經常遇到故障診斷和處理。本文介紹了一般變頻器的故障診斷方法,供維修人員參考,有助于保證生產的順利進行,節約維修成本。

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