變頻器一般主要分為交流變頻器和交直流變頻器兩類。由于電壓型交直流變頻器的主電路采用的功率開(kāi)關(guān)元件較少,電網(wǎng)側(cè)一般采用二極管整流,功率因數(shù)高,電路簡(jiǎn)單,控制方式多樣化,因此應(yīng)用最為廣泛。變頻器維修要了解其基本組成,一般如圖1所示。
圖1 變頻器的基本構(gòu)成
整流電路模塊的作用是將三相交流電整流成直流電;逆變電路模塊的作用是有規(guī)律地控制變頻器中主開(kāi)關(guān)裝置的接通和斷開(kāi),得到任意頻率的三相交流電;中間的直流環(huán)節(jié)模塊是用來(lái)緩沖無(wú)功的?刂齐娐纺K是變頻器的指揮中心,主要由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路組成,主要完成變頻器的開(kāi)關(guān)控制、整流器的電壓控制和完成各種保護(hù)功能,但也經(jīng)常出現(xiàn)故障。
1、故障類型
當(dāng)變頻器不能正常工作時(shí)就可能發(fā)生故障。按所在部位不同變頻器常見(jiàn)故障有以下幾種:
❶電源故障
指變頻器所接電網(wǎng)存在的故障,如電網(wǎng)本身過(guò)電壓、欠電壓、三相不平衡、主開(kāi)關(guān)接觸不良或損壞及熔斷器熔斷造成的缺相等。
❷內(nèi)部故障
指變頻器本身的故障,可能發(fā)生在直流環(huán)節(jié),如短路、直流過(guò)壓、欠壓等。逆變環(huán)節(jié),如輸出過(guò)電壓、欠電壓、不平衡和過(guò)電流等?刂骗h(huán)節(jié),發(fā)生的故障較多。
❸負(fù)載故障
指電動(dòng)機(jī)故障,如斷相、過(guò)載、短路等。
當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),變頻器將拒絕某些操作,主要是它的保護(hù)環(huán)節(jié)起作用。
2、故障原因
變頻器在使用過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)各種故障現(xiàn)象。產(chǎn)生故障的原因也很多,概括起來(lái)有兩種原因:
❶外部原因
由變頻器外部因素引起,如操作錯(cuò)誤、參數(shù)設(shè)定不正確、負(fù)載過(guò)重、外部冷卻風(fēng)扇損壞、溫度過(guò)高、外界干擾、電網(wǎng)本身有問(wèn)題等。
❷內(nèi)部原因
由變頻器內(nèi)部因素引起,如短路、接地元件損壞、絕緣破損、接插件接觸不良、模塊損壞等。在處理故障時(shí),針對(duì)不同的原因采取對(duì)應(yīng)的解決辦法。
故障診斷的任務(wù)是確定故障的性質(zhì),查出產(chǎn)生故障的原因和部位,以便迅速處理排除故障,恢復(fù)其功能,及時(shí)投入運(yùn)行。在診斷過(guò)程中應(yīng)借助一些儀器儀表和變頻器自診斷系統(tǒng)綜合分析。
1、故障診斷的過(guò)程
❶詢問(wèn)用戶變頻器的故障現(xiàn)象和查看變頻器指示等情況,包括故障發(fā)生前后外部環(huán)境的變化。例如,電源的異常波動(dòng)、負(fù)載的變化等。
❷根據(jù)用戶的故障描述,分析可能造成此類故障的原因。
❸打開(kāi)被維修的設(shè)備,確認(rèn)被損壞的部位,分析維修恢復(fù)的可行性。
❹根據(jù)被損壞器件的工作位置,通過(guò)閱讀電路,分析電路工作原理,從中找出損壞器件的原因,以及一些相關(guān)的電子電路。
❺尋找相關(guān)的器件進(jìn)行替換。
❻在確定所有可能造成故障,所有原因都排除的情況下,通電進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在做這一步檢查的時(shí)候,一般要求所有的外部條件都具備,并且不會(huì)引起故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。
❼在檢修設(shè)備工作正常的情況下,就可以進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)試。
2、診斷方法
❶故障樹(shù)診斷法
故障樹(shù)診斷法要求先列出系統(tǒng)或設(shè)備可能出現(xiàn)的故障,再將引起每個(gè)故障發(fā)生的直接原因包括硬件、環(huán)境、人為因素等,用適當(dāng)?shù)倪壿嫲阉麄兣c故障連接起來(lái),構(gòu)成一棵故障診斷樹(shù),如圖2所示。診斷時(shí)按樹(shù)由下而上逐級(jí)檢查,直到把故障找出為止。在故障較多時(shí),此法診斷方便快捷。從每個(gè)枝的基部開(kāi)始檢查,直到找出故障的性質(zhì)、原因、部位為止。當(dāng)找到的一個(gè)故障排除后,故障現(xiàn)象仍存在,說(shuō)明還有另外故障存在,必需再檢查試驗(yàn),直到故障全部查清。
❷人工與自診斷結(jié)合法
變頻器自動(dòng)診斷只能查出故障的性質(zhì)與部位,而原因不易找出,有時(shí)自診斷還有誤導(dǎo)之嫌,就得人工診斷。此時(shí)須根據(jù)自動(dòng)診斷信息,把可能引起此信息的故障列舉出來(lái),再逐個(gè)檢查疑點(diǎn),縮小范圍,最終查出原因和部位。
❸對(duì)比診斷法
主要指現(xiàn)象的對(duì)比,如切斷某一部分電路,更換某一元件,比較切斷與不切斷、更換與不更換現(xiàn)象是否一樣,如果現(xiàn)象相同說(shuō)明故障仍然存在,故障原因與原電路、元件無(wú)關(guān)。如果故障消失,則說(shuō)明故障根源出于此電路或元件。此法常用在有同型號(hào)的變頻器中。
❶變頻器所接電網(wǎng)電壓超過(guò)額定范圍,因此整流后直流電壓高過(guò)允許值。
❷電機(jī)減速時(shí)間設(shè)定太短,降速過(guò)快,反饋能量使濾波電容充電的電壓迅猛增加,形成高壓。
❸并聯(lián)接在濾波器旁的制動(dòng)電阻沒(méi)有接通。不能消耗反饋電能,對(duì)抑制泵升電壓不起作用,電容上的電壓高于允許值。 列出疑點(diǎn)以后逐條檢查、試驗(yàn)。在檢查時(shí)先檢查減速時(shí)間設(shè)定是否正常,正常的話進(jìn)入下一疑點(diǎn),用電壓表測(cè)量電源電壓,正常就檢查制動(dòng)電阻是否接通。按照上述步驟檢查試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)與制動(dòng)電阻相接的開(kāi)關(guān)不能閉合。
2、變頻器的變頻功能失控故障舉例
某廠一臺(tái)拖動(dòng)潛污泵的安川616p5變頻器,在線停機(jī)4個(gè)多月恢復(fù)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn),自開(kāi)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中,屏顯50hz的頻率,表顯78a電流,不能更改。按照工藝要求泵機(jī)應(yīng)在50hz以下范圍內(nèi)運(yùn)行。顯然,變頻器的變頻功能失控。 現(xiàn)對(duì)故障進(jìn)行分析與檢測(cè)。變頻器能運(yùn)行在50hz的工頻中且輸出380v的電壓,泵機(jī)運(yùn)行。這些現(xiàn)象表明功率模塊輸出正常,控制電路失常。616p5是通用型變頻器,它的控制電路核心元件是一塊內(nèi)含cpu的產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)的專用大規(guī)模集成電路l7300526a。該變頻器通常處在遠(yuǎn)程傳輸控制中,從控制端子接受4~20ma的電流信號(hào)。根據(jù)通用型變頻器工作原理,“頻率設(shè)定不可調(diào)”故障現(xiàn)象,可能來(lái)自兩個(gè)單元電路:
❶a/d轉(zhuǎn)換器。
❷pwm的調(diào)制信號(hào)。
本著先易后難的檢修思路,為排除a/d轉(zhuǎn)換電路的隱患,采用排斥法檢測(cè)。首先卸掉控制端子相關(guān)電纜,改用鍵盤(pán)輸入頻率設(shè)定值, 屏顯故障現(xiàn)象依舊。
然后,對(duì)比檢測(cè)法。用model100信號(hào)發(fā)生器從控制端子fi-fc、fv-fc輸入4~2ma、0~10v的模擬信號(hào),結(jié)果顯示故障現(xiàn)象依然如此! 逆I盤(pán)輸入的數(shù)字信號(hào),是經(jīng)過(guò)編碼和掃描程序進(jìn)入cpu系統(tǒng),從控制端子輸入的模擬信號(hào)是經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換和邏輯電路處理后進(jìn)入cpu系統(tǒng)。通過(guò)排除法和對(duì)比法檢測(cè),可以確認(rèn)a/d轉(zhuǎn)換電路正常。
硬件完好無(wú)損,那只能存在于軟件上的問(wèn)題。從該芯片的l7300526a工作模式可以看出,該芯片采用數(shù)字雙邊調(diào)制載波方式產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào),驅(qū)動(dòng)晶體管功率模塊構(gòu)成三相逆變器。載波頻率等于輸出頻率與載波倍率的乘積。
對(duì)于載波倍率的每一個(gè)值,芯片內(nèi)部的解碼器都會(huì)存儲(chǔ)一組相應(yīng)的δ值(δ值是用于調(diào)制脈沖邊沿的可調(diào)時(shí)間間隔量)。每個(gè)δ值以數(shù)字形式存儲(chǔ),與之對(duì)應(yīng)的脈沖調(diào)制寬度由對(duì)應(yīng)值的計(jì)數(shù)率決定。解碼器根據(jù)載波頻率和δ調(diào)制產(chǎn)生三個(gè)控制信號(hào),每個(gè)輸出級(jí)分配一個(gè),它們之間相差120°的相位角,616p5的載波參數(shù)n050將載波變化間隔分別設(shè)置為[1、2、4-6]、[8]和[7-9]。根據(jù)616p5的載波參數(shù)n050的含義,重新驗(yàn)證載波設(shè)置值,發(fā)現(xiàn)屏幕輸出為 "10 "的非有效值,不可調(diào)(616p5的載波變化范圍應(yīng)該是1-9的有效值)。由此可見(jiàn),"屏幕顯示輸出50hz不變化 "的故障顯然與載波倍率δ有關(guān)。載波調(diào)制功能正常與否直接影響功率晶體管開(kāi)關(guān)頻率的變化,從而影響輸出電壓(即頻率)的變化。修改該參數(shù)即可消除故障。
變頻器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其日常維護(hù)管理中,會(huì)經(jīng)常遇到故障診斷和處理。本文介紹了一般變頻器的故障診斷方法,供維修人員參考,有助于保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行,節(jié)約維修成本。
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