變頻器維修中常見的十大故障現(xiàn)象和故障分析
一、過(guò)流（OC）
過(guò)流是變頻器報(bào)警最為頻繁的現(xiàn)象。
1.1現(xiàn)象
(1) 重新啟動(dòng)時(shí)，一升速就跳閘。這是過(guò)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)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(dòng)電路壞、電流檢測(cè)電路壞。
(3) 重新啟動(dòng)時(shí)并不立即跳閘而是在加速時(shí)，主要原因有:加速時(shí)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(tái)LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動(dòng)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(cè)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(cè)量7個(gè)單元的大功率晶體管開通與關(guān)閉都很好。在測(cè)量上半橋的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)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(tái)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(dòng)電路也沒有異�，F(xiàn)象，估計(jì)問題不在這一塊，可能出在過(guò)流信號(hào)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(guò)壓（OU）
過(guò)電壓報(bào)警一般是出現(xiàn)在停機(jī)的時(shí)候，其主要原因是減速時(shí)間太短或制動(dòng)電阻及制動(dòng)單元有問題。
(1) 實(shí)例
一臺(tái)臺(tái)安N2系列3.7kW變頻器在停機(jī)時(shí)跳“OU”。
分析與維修:在修這臺(tái)機(jī)器之前，首先要搞清楚“OU”報(bào)警的原因何在，這是因?yàn)樽冾l器在減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)和電流增大，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過(guò)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(dòng)回路，測(cè)量放電電阻沒有問題，在測(cè)量制動(dòng)管(ET191)時(shí)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?cè)谑褂弥薪?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(cè)電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓?jiǎn)栴}。
3.1 舉例
(1) 一臺(tái)CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。
分析與維修:經(jīng)檢查這臺(tái)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(dòng)作，因?yàn)檫@臺(tái)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(lái)完成充電過(guò)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(guò)LM7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測(cè)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(tái)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(tái)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(guò)充電回路，接觸器來(lái)完成充電過(guò)程的，上電時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)任何異�，F(xiàn)象，估計(jì)是加負(fù)載時(shí)直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過(guò)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(cè)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(guò)熱（OH）
過(guò)熱也是一種比較常見的故障，主要原因:周圍溫度過(guò)高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達(dá)過(guò)熱。
舉例
一臺(tái)ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運(yùn)行半小時(shí)左右跳“OH”。
分析與維修:因?yàn)槭窃谶\(yùn)行一段時(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因:模塊壞，驅(qū)動(dòng)電路壞，電抗器壞等。
5.1舉例
一臺(tái)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(cè)量6路驅(qū)動(dòng)電路也沒發(fā)現(xiàn)故障，將其模塊拆下測(cè)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(dòng)電路無(wú)故障后更換新品后一切正常。
六、過(guò)載
過(guò)載也是變頻器跳動(dòng)比較頻繁的故障之一，平時(shí)看到過(guò)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(guò)載還是變頻器自身過(guò)載,一般來(lái)講馬達(dá)由于過(guò)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(huì)出現(xiàn)馬達(dá)過(guò)載.而變頻器本身由于過(guò)載能力較差很容易出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警.我們可以檢測(cè)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(lái)調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同時(shí)UC2844還帶有電流檢測(cè)，電壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無(wú)顯示，控制端子無(wú)電壓，DC12V,24V風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)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(bào)警的原因之一。此外驅(qū)動(dòng)電路損壞也容易導(dǎo)致SC故障報(bào)警。安川在驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)上，上橋使用了驅(qū)動(dòng)光耦PC923，這是專用于驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅(qū)動(dòng)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(cè)電路的光耦。此外電機(jī)抖動(dòng)，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無(wú)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(dòng)電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)波形失真，或驅(qū)動(dòng)電壓波動(dòng)太大而導(dǎo)致IGBT損壞,從而導(dǎo)致SC故障報(bào)警。
九、GF—接地故障
接地故障也是平時(shí)會(huì)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(bào)警。
十、限流運(yùn)行
在平時(shí)運(yùn)行中我們可能會(huì)碰到變頻器提示電流極限。對(duì)于一般的變頻器在限流報(bào)警出現(xiàn)時(shí)不能正常平滑的工作，電壓(頻率)首先要降下來(lái)，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(huì)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(guò)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(hào)反饋客戶，依據(jù)警告信息我們?cè)偃z查負(fù)載和電機(jī)是否有問題。
變頻控制柜設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)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(guó)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(dòng)方式。
5. 工作環(huán)境。如現(xiàn)場(chǎng)的溫度、防護(hù)等級(jí)、電磁輻射等級(jí)、防爆等級(jí)、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(dòng)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(dòng)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(dòng)/自動(dòng)，本地/遠(yuǎn)程，控制信號(hào)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(hào)的隔離。
12.工作場(chǎng)合的供電質(zhì)量，如防雷，浪涌，電磁輻射。
對(duì)新變頻系統(tǒng)，電氣工程師應(yīng)該與機(jī)械工程師對(duì)傳動(dòng)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(duì)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(duì)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(jí)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(guó)外變頻器容量 國(guó)產(chǎn)變頻器容量
國(guó)外變頻器容量相當(dāng)國(guó)外電機(jī)容量 1.3-1.5電機(jī)容量 國(guó)產(chǎn)電機(jī)容量 1.5-2電機(jī)容量
3． 恒功率負(fù)載。如卷?yè)P(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(shí)，按恒轉(zhuǎn)矩，超過(guò)特定速度時(shí)，按恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)。
恒功率機(jī)械特性較復(fù)雜。
對(duì)于每個(gè)變頻控制柜，設(shè)計(jì)是整個(gè)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(duì)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(duì)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(jí)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(chǎng)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(lái)的不良影響，而濾波器的作用是抑制由變頻器帶來(lái)的無(wú)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(chǎng)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(dòng)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(shí)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(hào)與PLC、儀表、傳感變送器一定采取信號(hào)隔離，否則控制系統(tǒng)信號(hào)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(lái)，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(dòng)：
氣體：有無(wú)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(shí)。
結(jié)論：一個(gè)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(gè)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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