當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時,保護(hù)功能動作,變頻器立即跳閘,電動機(jī)由運(yùn)行狀態(tài)到停止,報警指示紅色發(fā)光二極管變亮,液晶顯示部分提示報警信息代碼或故障內(nèi)容。這時可以根據(jù)信息代碼來分析判斷變頻器的故障范圍,如果是軟性故障,可將變頻器進(jìn)行斷電復(fù)位。如還不能恢復(fù)正常,只能采用手動或自動初始化,初始化正常后按照參數(shù)表重新將數(shù)據(jù)輸入設(shè)定。這樣,變頻器就可以在故障較輕的情況下恢復(fù)正常使用。若經(jīng)以上操作后變頻器仍不正常,就要根據(jù)故障現(xiàn)象來檢查變頻器損壞的部位,更換元器件或電路板。變頻器由主回路、電源回路、)<;驅(qū)動及保護(hù)回路和冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理,將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障,或者無法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。為防患于未然,事先對故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析尤為重要。
(&)主回路常見故障分析
主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、)<;逆變橋、限流電阻和接觸器等元件組成。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(nèi)部溫度所決定,在回路設(shè)計時已經(jīng)選定了電容器的型號,所以內(nèi)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&1=,壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當(dāng)?shù)沫h(huán)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(shù)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。
在電容器維護(hù)時,通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況,當(dāng)靜電容量低于額定值的012,絕緣阻抗在’;!以下時,應(yīng)考慮更換電解電容器。
(()控制回路故障分析
控制回路影響變頻器壽命的是電源部分,是平滑電容器和)<;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(fù)載影響的定值,故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上,通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難,一般根據(jù)電容器環(huán)境溫度以及使用時間來推算是否接近其使用壽命。電源電路板給控制回路、#$%驅(qū)動電路和表面操作顯示板以及風(fēng)扇等提供電源,這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓,通過開關(guān)電源再分別整流而得到的。因此,某一路電源短路,除了本路的整流電路受損外,還可能影響其他部分的電源,如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接,致使電源電路板上開關(guān)電源部分損壞,風(fēng)扇電源的短路導(dǎo)致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現(xiàn)。邏輯控制電路板是變頻器的核心,它集中了&$’、%$’、()%和*+$(,%等大規(guī)模集成電路,具有很高的可靠性,本身出現(xiàn)故障的概率很小,但有時會因開機(jī)而使全部控制端子同時閉合,導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)*+$(,%故障,這只要對
*+$(,%重新復(fù)位就可以了。#$%電路板包含驅(qū)動和緩沖電路,以及過電壓、缺相等保護(hù)電路。從邏輯控制板來的$-%信號,通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入#$%模塊,因而在檢測??斓耐瑫r,還應(yīng)測量#$%模塊上的光耦。
(.)冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短,臨近使用壽命時,風(fēng)扇產(chǎn)生振動,噪聲增大,最后停轉(zhuǎn),變頻器出現(xiàn)#$%過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受限于軸承壽命,為
/00001.20003。當(dāng)變頻器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時,需要
+1.年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延長風(fēng)扇的壽命,一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時而不是電源開起時運(yùn)行。
(4)外部的電磁感應(yīng)干擾
如果變頻器周圍存在干擾源,它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部,引起控制回路誤動作,造成工作不正?;蛲C(jī),嚴(yán)重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有:變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上加裝防止沖擊電壓的吸收裝置,如(&浪涌吸收器,其接線不能
超過+056;盡量縮短控制回路的配線距離,并使其與主回路分離;變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應(yīng)在/266以上,與主回路保持/056以上的間距;變頻器距離電動機(jī)很遠(yuǎn)時(超過/006),這時一方面可加大導(dǎo)線截面面積,保證線路壓降在
+7以內(nèi),同時應(yīng)加裝變頻器輸出電抗器,用來補(bǔ)償因長距離導(dǎo)線產(chǎn)生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行接地,必須在專用接地點(diǎn)可靠接地,不能同電焊、動力接地混用;變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器,減少輸入高次諧波,從而可降低從電源線到電子設(shè)備的噪聲影響;同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器,以降低其輸出端的線路噪聲。
(2)安裝環(huán)境
變頻器屬于電子器件裝置,在其說明書中有詳細(xì)安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下,若確實無法滿足這些要求,必須盡量采用相應(yīng)抑制措施:振動是對電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因,對于振動沖擊較大的場合,應(yīng)采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良和絕緣降低而形成短路,作為防范措施,應(yīng)對控制板進(jìn)行防腐防塵處理,并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素,特別是半導(dǎo)體器件,應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。除上述幾點(diǎn)外,定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合,為防止微處理器因溫度過低不能正常工作,應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施。
(8)電源異常
電源異常大致分以下三種,即缺相、低電壓和停電,有時也出現(xiàn)它們的混合形式。這些異?,F(xiàn)象的主要原因,多半是由輸電線路因風(fēng)、雪和雷擊造成,有時也因為同一供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外,有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位,也會出現(xiàn)頻率波動,并且這些現(xiàn)象有時在短時間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn),為保證設(shè)備的正常運(yùn)行,對變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。如果附近有直接起動的電動機(jī)和電磁爐等設(shè)備,為防止這些設(shè)備投入時造成的電壓降低,
其電源應(yīng)和變頻器的電源分離,減小相互影響。對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的設(shè)備,除選擇合適價格的變頻器外,還應(yīng)預(yù)先考慮電動機(jī)負(fù)載的降速比例。當(dāng)變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補(bǔ)償方式時,失壓恢復(fù)后,通過測速電動機(jī)測速來防止在加速中的過電流。對于要求必須連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備,應(yīng)對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置,像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器,雖然在缺相狀態(tài)也能繼續(xù)工作,但整流器中個別器件電流過大或電容器的脈沖電流過大,若長期運(yùn)行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響,應(yīng)及早檢查處理。
(")雷擊、感應(yīng)雷電
雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓,有時也會造成變頻器的損壞。此外,當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時,短路開閉會產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞,通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應(yīng)增加#$浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器,應(yīng)在控制時序上保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。
(%)變頻器本身的故障自診斷及預(yù)防功能
變頻器本身具有各種保護(hù)功能,如負(fù)載側(cè)接地保護(hù)、短路保護(hù)、電流限制、逆變器過熱和過載等,其自診斷功能、報警警告功能也特別完善。了解這些功能對于正確使用變頻器及故障查找非常重要。舊型號的晶體管變頻器主要有以下缺點(diǎn):
容易跳閘、不容易再起動和過負(fù)載能力低。由于
&’()及$*+的迅速發(fā)展,變頻器內(nèi)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(lǐng)域自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能,其中的起動轉(zhuǎn)矩不足、環(huán)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(nèi)部的微型計算機(jī)的高速運(yùn)算,計算出當(dāng)前時刻所需要的轉(zhuǎn)矩,迅速對輸出電壓進(jìn)行修正和補(bǔ)償,以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉(zhuǎn)矩變化。此外,由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善,可以預(yù)先在變頻器的內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施,并使故障化解后,仍能保持繼續(xù)運(yùn)行,如對自由停車過程中的電動機(jī)進(jìn)行再起動;對內(nèi)部故障自動復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行;負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大時,能自動調(diào)整運(yùn)行曲線,能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)的異常轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測。