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變頻器8大故障原因及預(yù)防措施分析

發(fā)布時間：文章來源：點擊次數(shù)：7581次

　　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

。

　　1.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(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

。

　　2.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

。

　　3.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

。

　　4.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

。

　　5.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15mm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。

　　6.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

、絕緣降低而形成短路

，作為防范措施，應(yīng)對控制板進行防腐防塵處理

，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

。

　　7.電源異常

　　電源異常大致分以下3種

，即缺相、低電壓

、停電

，有時也出現(xiàn)它們的混合形式

。這些異常現(xiàn)象的主要原因

，多半是輸電線路因風(fēng)

、雪

、雷擊造成的

，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)備的正常運行

，對變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求

。

　　如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設(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)先考慮電機負載的降速比例

。當(dāng)變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時

，失壓回復(fù)后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流

。

　　對于要求必須連續(xù)運行的設(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)

，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大

，及電容器的脈沖電流過大，若長期運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。

　　8.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RC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

。

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