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    變頻器的常見故障原因分析

    變頻器由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護回路、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)期的運行效果。為防患于未然,事先對故障原因進行認真分析尤為重要。
    一、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、IPM逆變橋、限流電阻、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。電解電容器會直接跋斕 獎淦燈韉氖褂檬倜 話鬮露讓可仙?0℃,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80%,絕緣阻抗在5MΩ以下時,應(yīng)考慮更換電解電容器。
    二、主回路典型故障分析
        故障現(xiàn)象:變頻器在加速、減速或正常運行時出現(xiàn)過電流跳閘。
         首先應(yīng)區(qū)分是由于負載原因,還是變頻器的原因引起的。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(shè) 定值,而三相電壓和電流是平衡的,則應(yīng)考慮是否有過載或突變,如電機堵轉(zhuǎn)等。在負載慣性較大時,可適當(dāng)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(shè)定范圍內(nèi),可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)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(cè)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(qū)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(qū)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(qū)動電路部分故障,發(fā)生這些故障的原因,多是由于 外部灰塵進入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起。
    三、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、IPM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CPU、MPU、RAM、EEPROM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,但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合,導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)EEPROM故障,這只要對EEPROM重新復(fù)位就可以了。
         IPM電路板包含驅(qū)動和緩沖電路,以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯控制板來的PWM信號,通過光耦合將電壓驅(qū)動信號輸入IPM模塊,因而在檢測模快的同時,還應(yīng)測量IPM模塊上的光耦。
    四、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)生震動,噪聲增大最后停轉(zhuǎn),變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受陷于軸承,大約為10000~35000h。當(dāng)變頻器連續(xù)運轉(zhuǎn)時,需要2~3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)扇只在變頻器運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。
    五、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,造成工作不正常或停機,嚴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RC浪涌吸收器,其接線不能超過20cm;盡量縮短控制回路的湎呔嗬耄 ⑹蠱溆脛骰羋販擲耄槐淦燈骺刂蘋羋放湎囈屎轄誥嗬胗υ?5mm以上,與主回路保持10cm以上的間距;變頻器距離電動機很遠時(超過100m),這時一方 面可加大導(dǎo)線截面面積,保證線路壓降在2%以內(nèi),同時應(yīng)加裝變頻器輸出電抗器,用來補償因長距離導(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 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(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。

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