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。
1)整流塊的損壞
變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一,早期生產的變頻器整流塊均以二極管整流為主,目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式(調壓調頻型變頻器)。中、大功率普遍變頻器整流模塊一般為三相全波整流,承接著變頻器所有輸出電能的整流,易過熱,也易擊穿,其損壞后一般會出現變頻器不能送電、保險熔斷等現象,三相輸入或輸出呈低阻值(正常時其阻值達到兆歐以上)或短路。在更換整流塊時,要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導熱膏,再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時,可用同容量的其它類型的整流塊替代,其固定螺絲孔,必須重新鉆孔、攻絲,再安裝、接線。例如,一臺80年代中期西門子生產的變頻器(7.5kVA)整流模塊(橢圓形)擊穿后,因無同類整流塊配件,采用三墾生產的同容量整流塊(矩形)替代后,已運行多年,目前仍然能正常使用。
(2)充電電阻易損壞
導致變頻器充電電阻損壞原因一般是:如主電路接觸器吸合不好時,造成通流時間過長而燒壞;或充電電流太大而燒壞電阻;或由于重載啟動時,主電路通電和RUN信號同時接通,使充電電阻既要通過充電電流,同時又要通過負載逆變電流,故易被燒壞。其損壞的特征,一般表現為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也可根據萬用表測量其電阻(不同容量的機器,其阻值不同,可參考同一種機型的阻值大小確定)判斷。
主電路故障
根據對變頻器實際故障發生次數和停機時間統計,主電路的故障率占60%以上;運行參數設定不當,導致的故障占20%左右;控制電路板出現的故障占15%;操作失誤和外部異常引起的故障占5%。從故障程度和處理困難性統計,此類故障發生必然造成元器件的損壞和報廢。是變頻器維修費用的主要消耗部分。
(1)整流塊的損壞
變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一,早期生產的變頻器整流塊均以二極管整流為主,目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式(調壓調頻型變頻器)。中、大功率普遍變頻器整流模塊一般為三相全波整流,承接著變頻器所有輸出電能的整流,易過熱,也易擊穿,其損壞后一般會出現變頻器不能送電、保險熔斷等現象,三相輸入或輸出呈低阻值(正常時其阻值達到兆歐以上)或短路。在更換整流塊時,要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導熱膏,再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時,可用同容量的其它類型的整流塊替代,其固定螺絲孔,必須重新鉆孔、攻絲,再安裝、接線。例如,一臺80年代中期西門子生產的變頻器(7.5kVA)整流模塊(橢圓形)擊穿后,因無同類整流塊配件,采用三墾生產的同容量整流塊(矩形)替代后,已運行多年,目前仍然能正常使用。
(2)充電電阻易損壞
導致變頻器充電電阻損壞原因一般是:如主電路接觸器吸合不好時,造成通流時間過長而燒壞;或充電電流太大而燒壞電阻;或由于重載啟動時,主電路通電和RUN信號同時接通,使充電電阻既要通過充電電流,同時又要通過負載逆變電流,故易被燒壞。其損壞的特征,一般表現為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也可根據萬用表測量其電阻(不同容量的機器,其阻值不同,可參考同一種機型的阻值大小確定)判斷。
(3)逆變器模塊燒壞
中、小型變頻器一般用三組IGTR(大功率晶體管模塊);大容量的機種采用多組IGTR并聯,故測量檢查時應分別逐一進行檢測。IGTR的損壞也可引起變頻器OC(+pA或+pd或+pn)保護功能動作。逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負載發生短路;負載過大,大電流持續運行;負載波動很大,導致浪涌電流過大;冷卻風扇效果差;致使模塊溫度過高,導致模塊損壞、性能變差、參數變化等問題,引起逆變器輸出異常。如一臺FRN22G11S-4CX變頻器,輸出電壓三相為106V,解體在線檢查逆變模塊(6MBP100RS-120)外觀,沒發現異常,測量6路驅動電路也沒發現故障,將逆變模塊拆下測量發現有一組模塊不能正常導通,該模塊參數變化很大(與其它兩組比較),更換之后,通電運行正常。又如MF-30K-380變頻器在啟動時出現直流回路過壓跳閘故障。這臺變頻器并不是每次啟動時,都會過壓跳閘。檢查時出現變頻器在通電(控制面板上無通電顯示信號)后,測得直流回路電壓達到500V以上,由于該型變頻器直流回路的正極串聯1只SK-25接觸器。在有合閘信號時經過預充電過程吸合,故懷疑預充電回路性能不良,斷開預充電回路,情況依舊。用電容表檢測濾波電容發現已失效,更換電容后,變頻器工作正常。
3.1.2 輔助控制電路故障
變頻器驅動電路、保護信號檢測及處理電路、脈沖發生及信號處理電路等控制電路稱為輔助電路。輔助電路發生故障后,其故障原因較為復雜,除固化程序丟失或集成塊損壞(這類故障處理方法一般只能采用控制板整塊更換或集成塊更換)外,其它故障較易判斷和處理。
(1)驅動電路故障
(2)開關電源損壞
開關電源損壞的一個比較明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。如:富士G5S變頻器采用了兩級開關電源,其原理是主直流回路的直流電壓由500V以上降為300V左右,然后再經過一級開關降壓,電源輸出5V,24V等多路電源。開關電源的損壞常見的有開關管擊穿,脈沖變壓器燒壞,以及次級輸出整流二極管損壞,濾波電容使用時間過長,導致電容特性變化(容量降低或漏電電流較大),穩壓能力下降,也容易引起開關電源的損壞。富士G9S則使用了一片開關電源專用的波形發生芯片,由于受到主回路高電壓的竄入,經常會導致此芯片的損壞,由于此芯片市場很少能買到,引起的損壞較難修復。
另外,變頻器通電后無顯示,也是較常見的故障現象之一,引起這類故障原因,多數也是由于開關電源的損壞所致。如MF系列變頻器的開關電源采用的是較常見的反激式開關電源控制方式,開關電源的輸出級電路發生短路也會引起開關電源損壞,從而導致變頻器無顯示。
(3)反饋、檢測電路故障
在使用變頻器過程中,經常會碰到變頻器無輸出現象。驅動電路損壞、逆變模塊損壞都有可能引起變頻器無輸出,此外輸出反饋電路出現故障也能引起此類故障現象。有時在實際中遇到變頻器有輸出頻率,沒有輸出電壓(實際輸出電壓非常小,可認為無輸出),這時則應考慮一下是否是反饋電路出現了故障所致。在反饋電路中用于降壓的反饋電阻是較容易出現故障的元件之一;檢測電路的損壞也是導致變頻器顯示OC(+pA或+pd或+pn)保護功能動作的原因,檢測電流的霍爾傳感器由于受溫度,濕度等環境因素的影響,工作點容易發生漂移,導致OC報警。
總之,變頻器常見故障有過流、過壓、欠壓以及過熱保護,并有相應的故障代碼,不同的機型有不同的代碼,其代碼含義可查閱隨機使用說明書,參考處理措施進行解決。過流經常是由于GTR(或IGBT)功率模塊的損壞而導致的,在更換功率模塊的同時,應先檢查驅動電路的工作狀態,以免由于驅動電路的損壞,導致GTR(或IGBT)功率模塊的重復損壞;欠壓故障發生的主要原因是快速熔斷器或整流模塊的損壞,以及電壓檢測電路的損壞,電壓檢測采樣信號是從主直流回路直接取樣,經高阻值電阻降壓,并通過光耦隔離后送到CPU處理,由高低電平判斷是欠壓還是過壓;過熱停機,多數原因是由冷卻風扇散熱不足引起的。如我廠鋁電解車間環境惡劣,高粉塵、高溫(夏季廠房上部氣溫高達56℃)、高氧化鋁粉塵、氟化氫腐蝕氣體使多功能天車上變頻器內電路板易積塵、風扇粘死、電子器件老化迅速、GTR(或IGBT模塊過熱燒壞,故經常出現過熱保護,特別是在夏季,這種現象更加頻繁,而且模塊燒壞率很高,即使進口機型(如Siemens、senken、fuji等)情況也是如此。為解決這個問題,我們通過大天車上使用變頻器容量,才初步降低了變頻器的故障和報廢率,但效果并不理想。
(3)逆變器模塊燒壞
中、小型變頻器一般用三組IGTR(大功率晶體管模塊);大容量的機種采用多組IGTR并聯,故測量檢查時應分別逐一進行檢測。IGTR的損壞也可引起變頻器OC(+pA或+pd或+pn)保護功能動作。逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負載發生短路;負載過大,大電流持續運行;負載波動很大,導致浪涌電流過大;冷卻風扇效果差;致使模塊溫度過高,導致模塊損壞、性能變差、參數變化等問題,引起逆變器輸出異常。如一臺FRN22G11S-4CX變頻器,輸出電壓三相為106V,解體在線檢查逆變模塊(6MBP100RS-120)外觀,沒發現異常,測量6路驅動電路也沒發現故障,將逆變模塊拆下測量發現有一組模塊不能正常導通,該模塊參數變化很大(與其它兩組比較),更換之后,通電運行正常。又如MF-30K-380變頻器在啟動時出現直流回路過壓跳閘故障。這臺變頻器并不是每次啟動時,都會過壓跳閘。檢查時出現變頻器在通電(控制面板上無通電顯示信號)后,測得直流回路電壓達到500V以上,由于該型變頻器直流回路的正極串聯1只SK-25接觸器。在有合閘信號時經過預充電過程吸合,故懷疑預充電回路性能不良,斷開預充電回路,情況依舊。用電容表檢測濾波電容發現已失效,更換電容后,變頻器工作正常。
1、測試整流電路
找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,都應得到相同結果。如果有以下結果,可以判定電路已出現異常,A.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,重復以上步驟應得到相同結果,否則可確定逆變模塊有故障。 在表態測試結果正常以后,才可進行動態測試,即上電試機。在上電前后必須注意以下幾點:
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、檢查變頻器各接播口是否已正確連接,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,如果查不出問題先把原來的參數記錄起來,再將參數恢復原廠,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。 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。