變頻器維修中常見的十大故障現(xiàn)象和故障分析
一、過流（OC）
過流是變頻器報警最為頻繁的現(xiàn)象。
1.1現(xiàn)象
(1) 重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有:負(fù)載短路，機(jī)械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩過小等現(xiàn)象引起。
(2) 上電就跳，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因有:模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。
(3) 重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時，主要原因有:加速時間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(V/F)設(shè)定較高。
1.2 實(shí)例
(1) 一臺LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動就跳“OC”
分析與維修:打開機(jī)蓋沒有發(fā)現(xiàn)任何燒壞的跡象，在線測量IGBT(7MBR25NF-120)基本判斷沒有問題，為進(jìn)一步判斷問題，把IGBT拆下后測量7個單元的大功率晶體管開通與關(guān)閉都很好。在測量上半橋的驅(qū)動電路時發(fā)現(xiàn)有一路與其他兩路有明顯區(qū)別，經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)一只光耦A3120輸出腳與電源負(fù)極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運(yùn)行一切良好。
(2) 一臺BELTRO-VERT 2.2kW變頻通電就跳“OC”且不能復(fù)位。
分析與維修:首先檢查逆變模塊沒有發(fā)現(xiàn)問題。其次檢查驅(qū)動電路也沒有異�，F(xiàn)象，估計(jì)問題不在這一塊，可能出在過流信號處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認(rèn)為傳感器已壞，找一新品換上后帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)一切正常。
二、 過壓（OU）
過電壓報警一般是出現(xiàn)在停機(jī)的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。
(1) 實(shí)例
一臺臺安N2系列3.7kW變頻器在停機(jī)時跳“OU”。
分析與維修:在修這臺機(jī)器之前，首先要搞清楚“OU”報警的原因何在，這是因?yàn)樽冾l器在減速時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流增大，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關(guān)管并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)，使直流母線電壓升高所致，所以我們應(yīng)該著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，在測量制動管(ET191)時發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運(yùn)行，且快速停車都沒有問題。
三、欠壓（Uu）
欠壓也是我們在使用中經(jīng)常碰到的問題。主要是因?yàn)橹骰芈冯妷禾?FONT face=瀹嬩綋>(220V系列低于200V，380V系列低于400V)，主要原因:整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓.還有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。
3.1 舉例
(1) 一臺CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。
分析與維修:經(jīng)檢查這臺變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒有聽到接觸器動作，因?yàn)檫@臺變頻器的充電回路不是利用可控硅而是靠接觸器的吸合來完成充電過程的，因此認(rèn)為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨(dú)加24V直流電接觸器工作正常。繼而檢查24V直流電源，經(jīng)仔細(xì)檢查該電壓是經(jīng)過LM7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測量該穩(wěn)壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。
(2) 一臺DANFOSS VLT5004變頻器 ，上電顯示正常，但是加負(fù)載后跳“ DC LINK UNDERVOLT”(直流回路電壓低)。
分析與維修:這臺變頻器從現(xiàn)象上看比較特別，但是你如果仔細(xì)分析一下問題也就不是那么復(fù)雜，該變頻器同樣也是通過充電回路，接觸器來完成充電過程的，上電時沒有發(fā)現(xiàn)任何異�，F(xiàn)象，估計(jì)是加負(fù)載時直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應(yīng)著重檢查整流橋，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)該整流橋有一路橋臂開路，更換新品后問題解決。
四、過熱（OH）
過熱也是一種比較常見的故障，主要原因:周圍溫度過高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達(dá)過熱。
舉例
一臺ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運(yùn)行半小時左右跳“OH”。
分析與維修:因?yàn)槭窃谶\(yùn)行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實(shí)太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動緩慢，防護(hù)罩里面堵滿了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業(yè))，經(jīng)打掃后開機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好，運(yùn)行數(shù)小時后沒有再跳此故障。
五、輸出不平衡
輸出不平衡一般表現(xiàn)為馬達(dá)抖動，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因:模塊壞，驅(qū)動電路壞，電抗器壞等。
5.1舉例
一臺富士 G9S 11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。
分析與維修:打開機(jī)器初步在線檢查逆變模塊(6MBI50N-120)沒發(fā)現(xiàn)問題，測量6路驅(qū)動電路也沒發(fā)現(xiàn)故障，將其模塊拆下測量發(fā)現(xiàn)有一路上橋大功率晶體管不能正常導(dǎo)通和關(guān)閉，該模塊已經(jīng)損壞，經(jīng)確認(rèn)驅(qū)動電路無故障后更換新品后一切正常。
六、過載
過載也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一，平時看到過載現(xiàn)象我們其實(shí)首先應(yīng)該分析一下到底是馬達(dá)過載還是變頻器自身過載,一般來講馬達(dá)由于過載能力較強(qiáng),只要變頻器參數(shù)表的電機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不大會出現(xiàn)馬達(dá)過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警.我們可以檢測變頻器輸出電壓。
七、開關(guān)電源損壞
這是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關(guān)電源的負(fù)載發(fā)生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V,24V風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時我們首先應(yīng)該考慮是否開關(guān)電源損壞了。
八、SC故障
SC故障是安川變頻器較常見的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報警的原因之一。此外驅(qū)動電路損壞也容易導(dǎo)致SC故障報警。安川在驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)上，上橋使用了驅(qū)動光耦PC923，這是專用于驅(qū)動IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅(qū)動電路則是采用了光耦PC929，這是一款內(nèi)部帶有放大電路，及檢測電路的光耦。此外電機(jī)抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現(xiàn)象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負(fù)載發(fā)生故障而導(dǎo)致IGBT模塊的損壞如負(fù)載發(fā)生短路，堵轉(zhuǎn)等。其次驅(qū)動電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動波形失真，或驅(qū)動電壓波動太大而導(dǎo)致IGBT損壞,從而導(dǎo)致SC故障報警。
九、GF—接地故障
接地故障也是平時會碰到的故障，在排除電機(jī)接地存在問題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環(huán)境因數(shù)的影響，工作點(diǎn)很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致GF報警。
十、限流運(yùn)行
在平時運(yùn)行中我們可能會碰到變頻器提示電流極限。對于一般的變頻器在限流報警出現(xiàn)時不能正常平滑的工作，電壓(頻率)首先要降下來，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓(頻率)會再次上升，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。丹佛斯變頻器采用內(nèi)部斜率控制，在不超過預(yù)定限流值的情況下尋找工作點(diǎn)，并控制電機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行在工作點(diǎn)，并將警告信號反饋客戶，依據(jù)警告信息我們再去檢查負(fù)載和電機(jī)是否有問題。
變頻控制柜設(shè)計(jì)時應(yīng)注意的問題
變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，一定要了解系統(tǒng)配制，工作方式，環(huán)境，控制方式，客戶具體要求具體系統(tǒng)分新設(shè)計(jì)系統(tǒng)還是舊設(shè)備改造系統(tǒng)。
對舊設(shè)備改造，電氣工程師應(yīng)該確切知道如下技術(shù)參數(shù)及要求。
1. 電機(jī)具體參數(shù)：a.出廠日期b. 廠商（國產(chǎn)， 進(jìn)口）c.電機(jī)的額定電壓d.額定電流e.相數(shù)。
2. 電機(jī)的負(fù)載特性類型.
3. 工作制式。
4. 電機(jī)起動方式。
5. 工作環(huán)境。如現(xiàn)場的溫度、防護(hù)等級、電磁輻射等級、防爆等級、配電具體參數(shù)。
6. 變頻柜安裝位置到電機(jī)位置實(shí)際距離。（變頻柜到電機(jī)距離是非常重要的參數(shù)）
7. 變頻柜拖動電機(jī)的數(shù)量及方式。
8. 變頻柜與舊的電氣系統(tǒng)的切換關(guān)系。一般為Δ-Y啟動與變頻工作互為備用切換保護(hù)。
9.變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點(diǎn)。
10.變頻控制柜的控制方式，如手動/自動，本地/遠(yuǎn)程，控制信號的量程,是否通訊組網(wǎng)。
11.強(qiáng)電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號的隔離。
12.工作場合的供電質(zhì)量，如防雷，浪涌，電磁輻射。
對新變頻系統(tǒng)，電氣工程師應(yīng)該與機(jī)械工程師對傳動機(jī)械負(fù)載特性，深入了解，才能確電機(jī)類型，容量。根據(jù)電機(jī)機(jī)械負(fù)載特性，容量，選用變頻器的類型、容量。
目前，機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性有許多種類，常用有三種。
1． 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如傳送帶， 升降機(jī)等
用公式表式為 P=T*N/975 P-電機(jī)的功率 T-電機(jī)轉(zhuǎn)矩 N-電機(jī)轉(zhuǎn)速
對恒轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：
（1） 電機(jī)應(yīng)選變頻器專用電機(jī)
（2） 變頻柜應(yīng)加裝專用冷卻風(fēng)扇
（3） 增大電機(jī)容量，降低負(fù)載特性
（4） 增大變頻器的容量
（5） 變頻器的容量與電機(jī)的容量關(guān)系應(yīng)根據(jù)品牌，一般為1.1~1.5電機(jī)的容量。
2． 平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如風(fēng)機(jī)，水泵類
用公式表式為 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-電機(jī)的功率 T-電機(jī)轉(zhuǎn)矩 N-電機(jī)轉(zhuǎn)速
一般，風(fēng)機(jī)，水泵，采用變頻節(jié)能，理論與實(shí)際證明節(jié)能為40~50%左右，此類應(yīng)用占變頻器應(yīng)用30~40%左右。
對平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意：
（1） 電機(jī)通常選異步交流電機(jī)。
（2） 根據(jù)環(huán)境需要，選電機(jī)防護(hù)等級和方式。
（3） 大于7.5KW變頻柜,應(yīng)加裝通風(fēng)散熱設(shè)施
（4） 電機(jī)與變頻器容量關(guān)系。
關(guān)系系數(shù) 國外變頻器容量 國產(chǎn)變頻器容量
國外變頻器容量相當(dāng)國外電機(jī)容量 1.3-1.5電機(jī)容量 國產(chǎn)電機(jī)容量 1.5-2電機(jī)容量
3． 恒功率負(fù)載。如卷揚(yáng)機(jī)，機(jī)床主軸。
公式：P=T*N/975=CONT。
一般達(dá)到特定速度段時，按恒轉(zhuǎn)矩，超過特定速度時，按恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
恒功率機(jī)械特性較復(fù)雜。
對于每個變頻控制柜，設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)重點(diǎn)，最能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于變頻控制柜，電氣設(shè)計(jì)工程師應(yīng)在如下設(shè)計(jì)方面入手。
1. 變頻控制系統(tǒng)的原理圖設(shè)計(jì)
2. 電路主路設(shè)計(jì)。
3. 電路控制路設(shè)計(jì)。包括常規(guī)控制電路，4. PLC控制接口電路，5. 變頻器聯(lián)網(wǎng)等。
6. 變頻控制柜的工藝設(shè)計(jì)。包括電氣工藝設(shè)計(jì)，7. 柜體板金工藝設(shè)計(jì)。
原理圖設(shè)計(jì)
根據(jù)以上所述的原理規(guī)則，參照變頻控制柜的原理圖，根據(jù)實(shí)際需要，畫出原理圖。
電路主路設(shè)計(jì)。按如下順序選擇主回路電器件。
（1） 確定機(jī)械負(fù)載特性：a.功率 b.扭矩 c.轉(zhuǎn)速
（2） 確定電機(jī)特性:a.額定電壓 b.額定功率 c.額定電流
（3） 根據(jù)以上條件和實(shí)際客戶的需要，對下列電器元件取舍:
a.TR-變壓器為可選項(xiàng)，根據(jù)電壓等級標(biāo)準(zhǔn)，選配。
b.FU-熔斷絲，一般要，選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類。
c.QA-空開，一般要選擇為1.2倍額定變頻器電流
d.KM-接觸器，必須要選擇為額定變頻器電流
e.LY-防雷浪涌器，最好要，特別雷暴多發(fā)區(qū)，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場合，保護(hù)變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。
f.DK-電抗器
電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來的不良影響，而濾波器的作用是抑制由變頻器帶來的無線電電波干擾，即電波噪聲。
有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場合也可不裝電抗器。一般，多大功率變頻器配多大電抗器，變頻器廠商提供參數(shù)。選擇電抗器的參數(shù)，可由下面公式計(jì)算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-額定電壓 V
I-額定電流 A
F-最大頻率 HZ
LBI/ LBO 輸入輸出濾波器，一般應(yīng)根據(jù)頻率進(jìn)行配置
R-制動電阻 計(jì)算較復(fù)雜，應(yīng)在變頻器柜制造商指導(dǎo)下配置。
電路控制回路設(shè)計(jì)，按電氣工程師知識及變頻器要求設(shè)計(jì)。但應(yīng)注意：
（1） 輸入/輸出的弱電信號與PLC、儀表、傳感變送器一定采取信號隔離，否則控制系統(tǒng)信號混亂，系統(tǒng)不正常。
（2） 與PLC常規(guī)控制系統(tǒng)接口，一定加裝浪涌吸收器，控制電源應(yīng)采用隔離變壓器， 進(jìn)行電氣隔離。
變頻控制柜的工藝設(shè)計(jì)。
（1） 電氣工藝設(shè)計(jì)
電氣工程師變頻電路設(shè)計(jì)出來，下一步就是電氣工藝設(shè)計(jì)，包括：
a. 多大功率變頻器
b. 配什么類型電纜
c. 多大的線徑
d. 配多遠(yuǎn)。一般可以查表格或計(jì)算。
e. 接地配線。
f. 抗干擾布線。是非常重要的,一般強(qiáng)電電纜用帶屏蔽電纜，電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上，也有的加裝屏蔽金屬環(huán)，抗干擾。
g. 進(jìn)出線的電纜管接頭配置。
柜體板金工藝設(shè)計(jì)
應(yīng)根據(jù)以下原則設(shè)計(jì)
1． 變頻器的環(huán)境
溫度：變頻器環(huán)境溫度為-10度-50度，一定要考慮通風(fēng)散熱。
濕度：
震動：
氣體：有無暴炸，腐蝕性氣體
2． 柜體承載重量。
3． 運(yùn)輸方便性。加裝吊裝掛鉤，4． 搬運(yùn)安全。
5． 柜體的銘牌，6． 制造商的CI標(biāo)識。
結(jié)論：一個質(zhì)量較高的變頻控制柜，從設(shè)計(jì)，工藝，制作制造，運(yùn)輸，包裝，是實(shí)際要求較高的產(chǎn)品，要求各個環(huán)節(jié)質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。
編輯B
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