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News 主回路主要由(you)三相(xiang)或單相(xiang)整流橋(qiao)、平滑電容器(qi)、濾波電容器(qi)、IPM逆變橋(qiao)、限流電阻、接觸器(qi)等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定,在回路設計時已經選定了電容器的型號,所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命,一般溫度每上升10℃,壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當的環境溫度,另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數的交流或直流電抗器可以減少脈動電流,從而延長電解電容器的壽命。
在電(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)維(wei)護(hu)時(shi),通常(chang)以比(bi)較(jiao)容(rong)(rong)易測量的(de)靜電(dian)容(rong)(rong)量來判斷電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)劣化情(qing)況,當靜電(dian)容(rong)(rong)量低于額定(ding)值的(de)80%,絕(jue)緣阻(zu)抗(kang)在5 MΩ以下時(shi),應(ying)考慮更換電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)。
故障現象:變頻器在加速、減速或正常運行時出現過電流跳閘。
首先應(ying)區(qu)分是由(you)于負載(zai)原(yuan)因,還是變頻器的原(yuan)因引(yin)起(qi)的。如果是變頻器的故障,可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流,超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設定值,而三相電壓和電流是平衡的,則應考慮是否有過載或突變,如電機堵轉等。在負載慣性較大時,可適當延長加速時間,此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流,在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設定范圍內,可判斷是IPM模塊或相關部分發生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W,分別與直流側的P、N端子之間的正反向電阻,來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞,則是驅動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘,一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅動電路故障;而加速時IPM模塊過流,則是下半橋的模塊或其驅動電路部分故障,發生這些故障的原因,多是由于外部灰塵進入變頻器內部或環境潮濕引起。
控制回路影響變頻器壽命的是電源部分,是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器,其原理與前述相同,但這里的電容器中通過的脈動電流,是基本不受主回路負載影響的定值,故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器(qi)都(dou)焊(han)接在電路(lu)板上,通(tong)過測量靜電容量來判斷劣化情況(kuang)比較困難,一(yi)般根據電容器(qi)環(huan)境溫度以及使(shi)用時間,來推(tui)算是否接近其使(shi)用壽命(ming)。
電源電路板給控制回路、IPM驅動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源,這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓,通過開關電源再分別整流而得到的。因此,某一路電源短路,除了本路的整流電路受損外,還可能影響其他部分的電源,如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接,致使電源電路板上開關電源部分損壞,風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發現。
邏輯控制電(dian)路板是變(bian)頻器的核心,它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規模集成電路,具有很高的可靠性,本身出現故障的概率很小,但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合,導致變頻器出現EEPROM故障,這只要對EEPROM重新復位就可以了。
IPM電(dian)路(lu)板包含(han)驅動(dong)和(he)緩沖(chong)電(dian)路(lu),以及過電(dian)壓、缺相等保護電(dian)路(lu)。從邏(luo)輯控(kong)制(zhi)板來(lai)的(de)(de)PWM信號,通過光耦合將(jiang)電(dian)壓驅動(dong)信號輸(shu)入IPM模(mo)(mo)塊,因而(er)在(zai)檢測(ce)模(mo)(mo)快的(de)(de)同時,還應測(ce)量IPM模(mo)(mo)塊上的(de)(de)光耦。
冷(leng)卻系統主要包(bao)括散熱片和冷(leng)卻風扇。其中冷卻風扇(shan)壽命(ming)(ming)較短(duan),臨近使用壽命(ming)(ming)時(shi),風扇(shan)產生(sheng)震動,噪聲增大最后停轉,變頻器(qi)出現IPM過熱跳閘。冷卻風扇(shan)的(de)壽命(ming)(ming)受陷于軸承(cheng)(cheng),大約為(wei)10000~35000 h。當變頻器(qi)連(lian)續(xu)運(yun)轉時(shi),需要2~3年更換一次風扇(shan)或軸承(cheng)(cheng)。為(wei)了延長風扇(shan)的(de)壽命(ming)(ming),一些產品的(de)風扇(shan)只在(zai)變頻器(qi)運(yun)轉時(shi)而不是電源(yuan)開啟時(shi)運(yun)行。
如果變頻器周圍存在干擾源,它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部,引起控制回路誤動作,造成工作不正常或停機,嚴重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干(gan)擾的具體方法有(you):變(bian)頻器(qi)周圍(wei)所(suo)有(you)繼電器(qi)、接觸器(qi)的控制線圈上,加裝防止沖擊電壓的吸收(shou)裝置,如RC浪涌吸收器,其接線不能超過20 cm;盡量縮短控制回路的配線距離,并使其與主回路分離;變頻器控制回路配線絞合節距離應在15 mm以上,與主回路保持10 cm以上的間距;變頻器距離電動機很遠時(超過100 m),這時一方面可加大導線截面面積,保證線路壓降在2%以內,同時應加裝變頻器輸出電抗器,用來補償因長距離導線產生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應按規定進行接地,必須在專用接地點可靠接地,不能同電焊、動力接地混用;變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器,減少輸入高次諧波,從而可降低從電源線到電子設備的噪聲影響;同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器,以降低其輸出端的線路噪聲。
變頻器屬于電子器件裝置,對安裝環境要求比較嚴格,在其說明書中有詳細安裝使用環境的要求。在特殊情況下,若確實無法滿足這些要求,必須盡(jin)量采(cai)用(yong)相應抑制措(cuo)施:振(zhen)動是對電(dian)子器(qi)件(jian)造(zao)成機械損(sun)傷的主要(yao)原因,對于振(zhen)動沖擊(ji)較大的場合(he),應采(cai)用(yong)橡膠等避振(zhen)措(cuo)施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路,作為防范措施,應對控制板進行防腐防塵處理,并采用封閉式結構;溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素,特別是半導體器件,應根據裝置要求的環境條件安裝空調或避免日光直射。
除上述幾點外,定期檢(jian)查變頻器(qi)(qi)的(de)空氣濾清器(qi)(qi)及冷卻風扇也是非常(chang)必要的(de)。對于特殊(shu)的(de)高寒(han)場合,為防止微處理器(qi)(qi)因溫度過低不能正(zheng)常(chang)工作(zuo),應采取設(she)置空氣加熱(re)器(qi)(qi)等必要措施。
電源異常大致分以下3種,即缺相、低電壓、停電,有時也出現它們的混合形式。這些異常現象的主(zhu)要原因,多半(ban)是輸電(dian)線路(lu)因風(feng)、雪(xue)、雷擊造(zao)成(cheng)的,有(you)時(shi)也(ye)因為同(tong)一供電(dian)系統(tong)內(nei)出(chu)現對地短(duan)路(lu)及相間短(duan)路(lu)。而雷擊因地域和季節有很大差異。除電壓波動外,有些電網或自行發電的單位,也會出現頻率波動,并且這些現象有時在短時間內重復出現,為保證設備的正常運行,對變頻器供電電源也提出相應要求。
如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設備,為防止這些設備投入時造成的電壓降低,其電源應和變頻器的電源分離,減小相互影響。
對于要求瞬時停電后仍能繼續運行的設備,除選擇合適價格的變頻器外,還應預先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時,失壓回復后,通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。
對(dui)于要求(qiu)必(bi)須連續運(yun)行的設備(bei),應(ying)對(dui)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi)加(jia)裝自動切換的不(bu)停(ting)電(dian)(dian)電(dian)(dian)源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制(zhi)電(dian)(dian)源的變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi),雖然在缺相狀態,但也能繼續工作,但整流(liu)器(qi)(qi)中個(ge)別器(qi)(qi)件(jian)電(dian)(dian)流(liu)過大,及電(dian)(dian)容器(qi)(qi)的脈沖電(dian)(dian)流(liu)過大,若(ruo)長期運(yun)行將對(dui)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi)的壽命及可靠性造成不(bu)良影響,應(ying)及早(zao)檢查處理(li)。
雷(lei)擊(ji)或感應雷(lei)擊(ji)形成(cheng)的沖擊(ji)電(dian)壓(ya),有時也會造(zao)成(cheng)變頻(pin)器(qi)的損(sun)壞。此(ci)外,當(dang)電源(yuan)系統一(yi)次側帶有(you)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)時,短(duan)路(lu)(lu)開(kai)閉會(hui)產生較高的(de)沖擊(ji)電壓。為防止因沖擊(ji)電壓造成過電壓損(sun)壞(huai),通(tong)常需(xu)要在變(bian)頻器(qi)(qi)的(de)輸入(ru)端加壓敏電阻等(deng)吸收器(qi)(qi)件。真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)應增加RC浪(lang)涌吸收器(qi)(qi)。若變(bian)壓器(qi)(qi)一(yi)次側有(you)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空斷路(lu)(lu)器(qi)(qi),應在控制時序上(shang),保證真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)動(dong)作(zuo)前先將變(bian)頻器(qi)(qi)斷開(kai)。
老型號的晶體管變頻器主要有以下缺點:容(rong)(rong)易跳(tiao)閘、不容(rong)(rong)易再啟動、過負載能力低。由于IGBT及CPU的迅速發展,變頻器內部增加了完善的自診斷及故障防范功能,大幅度提高了變頻器的可靠性。
如果使用矢量控制變頻器中的“全領域自動轉矩補償功能”,其中的“啟動轉矩不足”、“環境條件變化造成出力下降”等故障原因,將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內部的微型計算機的高速運算,計算出當前時刻所需要的轉矩,迅速對輸出電壓進行修正和補償,以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉矩變化。
此外,由于變頻器的軟件開發更加完善,可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施,并使故障化解后,仍能保持繼續運行,例如:對自由停車過程中的電機進行再啟動;對內部故障自動復位并保持連續運行;負載轉矩過大時,能自動調整運行曲線,能夠對機械系統的異常轉矩進行檢測。
造成變頻器故障(zhang)的原因是多方面的,只有在(zai)實踐中,不斷摸索總結,才能及時消除各種各樣的故障(zhang)
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