变频器的故障诊断与维修.pdf

1、变 频 器 的 故 障 诊 断 与 维 修闫 俊 张 大 春（ 贵 阳 卷 烟 厂 烟 叶 购 销 公 司 !“）摘 要 变 频 器 由 于 集 成 度 高 、 功 能 强 大 ， 故 障 的 排 除 有 一 定 程 度 的 复 杂 性 ， 介 绍 了 变 频 器常 见 故 障 诊 断 方 法 与 维 修 实 例 。关 键 词 变 频 器 单 片 机 系 统 主 回 路 控 制 回 路! 引 言变 频 器 在 调 速 时 转 差 功 率 不 变 ， 只 要 平 滑 调 节频 率 ， 就 可 得 到 转 速 的 平 滑 调 节 ， 由 于 变 频 器 调 速时 ， 电 动 机 运 行 在 固 有

2、 特 性 上 ， 所 以 在 各 种 电 机 调速 系 统 中 效 率 最 高 ， 同 时 性 能 也 最 好 ， 其 调 速 范 围相 当 宽 ， 根 据 不 同 的 变 频 电 源 ， 调 速 范 围 可 在 #“$# 上 ， 甚 至 可 从 零 频 率 开 始 运 行 ， 并 保 持 其 指 标 ，是 交 流 调 速 的 主 要 发 展 方 向 ， 在 现 代 工 业 中 已 广 泛使 用 。变 频 器 由 于 原 理 、 结 构 复 杂 ， 其 故 障 的 排 除 有一 定 程 度 的 复 杂 性 。 变 频 器 在 运 行 中 发 生 故 障 ， 有属 于 硬 件 方 面 的 品 质

3、 毛 病 ， 也 有 使 用 维 护 不 得 法 方面 的 问 题 。 对 于 前 者 ， 要 通 过 检 测 找 到 故 障 硬 件 进行 修 复 或 更 换 ， 但 查 找 重 点 一 般 放 在 控 制 中 心 单 片 机 系 统 以 外 的 电 路 上 。 这 是 因 为 单 片 机 系 统 与其 他 电 路 之 间 都 没 有 可 靠 的 隔 离 措 施 ， 故 障 率 很低 ， 即 使 发 生 故 障 ， 现 场 条 件 和 常 规 手 段 也 难 以 监测 。 对 于 使 用 维 护 方 面 的 问 题 ， 应 以 变 频 器 自 诊 断及 保 护 功 能 动 作 时 显 示 的

4、 信 息 为 线 索 进 行 分 析 ， 同时 采 用 适 当 的 检 测 手 段 找 到 故 障 点 并 修 复 。“ 常 见 故 障 诊 断“#! 变 频 器 无 输 出 电 压故 障 原 因 为 ：（ #） 主 回 路 不 通 重 点 检 查 主 回 路 通 道 中 所 有开 关 、 断 路 器 、 接 触 器 及 电 力 电 子 器 件 是 否 完 好 ，导 线 接 头 有 无 接 触 不 良 或 松 脱 。（ %） 控 制 回 路 接 线 错 误 ， 变 频 器 未 正 常 起 动以 说 明 书 为 依 据 ， 认 真 核 对 控 制 回 路 接 线 ， 找 出 错误 处 并 加 以

5、 纠 正 。“#“ 电 动 机 不 能 升 速主 要 原 因 为 ：（ #） 交 流 电 源 或 变 频 器 输 出 缺 相 电 源 缺 相 使变 频 器 输 出 电 压 降 低 ， 变 频 器 输 出 缺 相 造 成 三 相 电压 不 对 称 而 产 生 负 序 转 矩 ， 都 使 电 动 机 电 磁 转 矩 变小 ， 不 能 驱 动 负 载 加 速 ， 应 检 查 熔 丝 有 无 烧 断 ， 导线 接 头 有 无 松 脱 断 路 。（ %） 频 率 或 电 流 设 定 值 偏 小 频 率 设 定 在 低 值点 上 使 频 率 受 到 限 制 无 法 升 高 而 不 能 加 速 。 电 流

6、值设 定 偏 小 ， 则 产 生 最 大 转 矩 的 能 力 被 限 制 ， 使 电 动机 剩 余 转 矩 过 小 而 不 能 加 速 。 因 此 ， 应 检 查 频 率 和电 流 设 定 值 是 否 适 当 。 看 电 流 设 定 值 已 达 变 频 器 的最 大 值 ， 这 说 明 变 频 器 容 量 偏 小 ， 应 换 较 大 容 量 变频 器 。（ &） 调 速 电 位 器 接 触 不 良 或 相 关 元 件 损 坏 ， 使频 率 给 定 值 不 能 升 高 。“#$ 转 速 不 稳 或 不 能 平 滑 调 节这 种 故 障 一 般 受 外 界 条 件 变 化 的 影 响 ， 故 障

7、出现 无 规 律 且 多 为 暂 短 性 ， 主 要 影 响 源 为 ：（ #） 电 源 电 压 不 稳 定 。（ %） 负 载 有 较 大 波 动 。（ &） 外 界 噪 声 干 扰 使 设 定 频 率 起 变 化 。可 通 过 检 测 找 到 故 障 点 和 采 取 相 应 的 解 决 措施 。“#% 过 电 流 故 障这 是 较 常 见 的 故 障 ， 可 从 电 源 负 载 变 频 器 振 荡干 扰 等 方 面 找 原 因 。（ #） 电 源 电 压 超 限 或 缺 相 电 压 超 限 而 过 高 或过 低 ， 应 按 说 明 书 规 定 的 范 围 进 行 调 整 。 无 论 电 源

8、缺 相 或 变 频 器 输 出 缺 相 ， 都 导 致 电 动 机 转 矩 减 小 而过 流 。（ %） 负 载 过 重 或 负 载 侧 短 路 重 点 检 查 机 组 有! 变 频 调 速 电 气 应 用 !“# 年 第 !$ 卷 第 % 期无 异 声 ， 振 动 和 卡 滞 现 象 ， 是 否 因 工 艺 条 件 或 操 作方 法 改 变 而 造 成 超 载 。 负 载 侧 短 路 或 接 地 ， 可 用 兆欧 表 进 行 检 测 。 逆 变 器 同 一 桥 臂 的 两 只 晶 体 管 同 时导 通 也 形 成 短 路 。（ !） 变 频 器 设 定 值 不 适 当 一 是 电 压 频 率

9、 特 性曲 线 中 电 压 提 升 大 于 频 率 提 升 ， 造 成 低 频 高 压 而 过流 。 二 是 加 速 时 间 设 定 过 短 ， 需 要 加 速 转 矩 过 大 而造 成 过 流 。 三 是 减 速 时 间 设 定 过 短 ， 机 组 迅 速 再 生发 电 回 馈 给 中 间 回 路 ， 造 成 中 间 回 路 电 压 过 高 和 制动 回 路 过 流 。（ “） 振 荡 过 流 一 般 只 在 某 转 速 （ 频 率 ） 下 运行 时 发 生 。 主 要 原 因 有 两 个 ： 一 是 电 气 频 率 与 机 械频 率 发 生 共 振 ， 二 是 纯 电 气 回 路 所 引

10、起 ， 如 功 率 开关 管 的 死 区 控 制 时 间 ， 中 间 直 流 回 路 电 容 电 压 的 波动 ， 电 动 机 滞 后 电 流 的 影 响 及 外 界 干 扰 源 的 干 扰等 。 找 出 发 生 振 荡 的 频 率 范 围 后 ， 可 利 用 跳 跃 频 率功 能 回 避 该 共 振 频 率 。（ #） 电 流 互 感 器 损 坏 其 现 象 表 现 为 ， 变 频 器主 回 路 送 电 ， 当 变 频 器 未 启 动 时 ， 有 电 流 显 示 且 电流 在 变 化 ， 这 样 可 判 断 互 感 器 已 损 坏 。（ $） 主 电 路 接 口 板 电 流 、 电 压 检

11、测 通 道 被 损坏 ， 也 会 出 现 过 流 电 路 板 损 坏 可 能 是 ：!由 于 环境 太 差 ， 导 电 性 固 体 颗 粒 附 着 在 电 路 板 上 ， 造 成 静电 损 坏 。 或 者 有 腐 蚀 性 气 体 ， 使 电 路 被 腐 蚀 。“电路 板 的 零 电 位 与 机 壳 连 在 一 起 ， 由 于 柜 体 与 地 角 焊接 时 ， 强 大 的 电 弧 ， 会 影 响 电 路 板 的 性 能 。#由 于接 地 不 良 ， 电 路 板 的 零 伏 受 干 扰 ， 也 会 造 成 电 路 板损 坏 。（ %） 由 于 连 接 插 件 不 紧 、 不 牢 例 如 电 流 或

12、 电压 反 馈 信 号 线 接 触 不 良 ， 会 出 现 过 流 故 障 时 有 时 无的 现 象 。（ &） 当 负 载 不 稳 定 时 ， 建 议 使 用 () 模 式 因为 () 控 制 速 度 非 常 快 ， 每 隔 *#$+ 产 生 一 组 精 确的 转 矩 和 磁 通 的 实 际 值 ， 再 经 过 电 动 机 转 矩 比 较 器和 磁 通 比 较 器 的 输 出 ， 优 化 脉 冲 选 择 器 决 定 逆 变 器的 最 佳 开 关 位 置 ， 这 样 有 利 用 抑 制 过 电 流 。 另 外 ，速 度 环 的 自 适 应 （ ,-(.(-/0） 会 自 动 调 整 12 参数

13、 ， 从 而 使 变 频 器 输 出 电 动 机 电 流 平 稳 。如 以 上 几 个 方 面 都 正 常 ， 则 可 能 是 选 择 的 变 频器 容 量 偏 小 所 致 ， 应 考 虑 换 大 。!“# 过 电 压 故 障此 故 障 常 发 生 在 机 组 减 速 制 动 时 ， 过 压 原 因 大都 与 中 间 回 路 及 制 动 环 节 有 关 ， 主 要 是 ：（ 3） 电 源 电 压 过 高 ， 一 般 超 过 345以 上 。（ *） 制 动 电 阻 值 过 大 或 损 坏 ， 无 法 及 时 释 放 回馈 的 能 量 而 造 成 过 电 压 。（ !） 中 间 回 路 滤 波

14、电 容 失 效 （ 电 容 较 小 ） 或 检测 电 路 故 障 。 应 认 真 检 查 电 容 器 有 无 异 味 、 变 色 ，安 全 阀 是 否 胀 出 ， 箱 体 有 无 变 形 及 漏 液 。 此 电 容 器一 般 五 年 应 更 换 一 次 。（ “） 减 速 时 间 设 定 过 短 。!“$ 低 电 压 故 障主 要 问 题 在 电 源 方 面 。（ 3） 交 流 电 源 电 压 过 低 或 缺 相 。（ *） 供 电 变 压 器 重 量 缩 小 ， 线 路 阻 抗 过 大 ， 带载 后 变 压 器 及 线 路 压 降 过 大 而 造 成 变 频 器 输 入 电 压偏 低 。（

15、!） 变 频 器 整 流 桥 二 极 管 损 坏 使 整 流 电 压 降低 。!“% 电 动 机 运 行 正 常 ， 但 温 度 过 高主 要 原 因 为 ：（ 3） 设 定 的 ! “ # 特 性 和 电 动 机 特 性 不 适 配 。（ *） 连 续 低 速 运 行 。（ !） 负 载 过 大 。（ “） 变 频 器 输 出 三 相 电 压 不 平 衡 。!“& 环 境 温 度 过 高（ 3） 内 部 冷 却 风 扇 损 坏 或 运 转 不 正 常 。（ *） 通 风 口 被 杂 物 堵 塞 。（ !） 负 载 过 重 。对 上 述 各 种 故 障 的 诊 断 ， 通 过 检 测 分 析

16、， 一 般均 可 较 快 找 到 故 障 点 。 维 修 实 例（ 3） 富 士 变 频 器 通 电 后 各 种 显 示 正 常 ， 但 无 输出 电 压 。 查 电 源 主 回 路 通 道 完 好 ， 核 对 控 制 回 路 接线 无 错 误 ， 因 显 示 正 常 ， 变 频 器 内 部 应 无 故 障 。 进一 步 检 查 控 制 回 路 ， 才 发 现 67（ 正 转 ） 与 )8（ 公 共 端 ） 之 间 串 联 的 接 触 器 常 开 辅 助 触 头 未 接 通 ，使 变 频 器 不 能 正 常 启 动 。 将 触 头 修 复 好 ， 故 障 排除 。（ *） 富 士 变 频 器

17、运 行 中 过 电 流 报 警 ， 查 电 源 主回 路 通 道 完 好 ， 无 过 载 及 短 路 现 象 ， 通 电 测 试 发 现输 出 电 压 缺 相 ， 从 而 造 成 过 流 。 拆 开 变 频 器 ， 切 断驱 动 电 路 ， 用 万 用 表 测 试 功 能 模 块 各 开 关 管 完 好 ，$%! 电 气 应 用 !“# 年 第 !$ 卷 第 % 期 变 频 器 的 故 障 诊 断 与 维 修判 断 为 触 发 电 路 故 障 。 查 主 板 插 座 !“#、 !“$ 的%&脉 冲 信 号 ， 果 然 有 一 相 无 输 出 ， 追 踪 观 察 无%() 磁 通 指 令 ， 而

18、 %() 信 号 是 由 运 放 *!$ 的 +, 脚输 出 ， 侧 *!$ 输 出 信 号 正 常 ， 判 断 *!$（ -./,）损 坏 ， 更 换 后 正 常 。（ .） 富 士 变 频 器 运 行 中 电 动 机 不 工 作 ， 变 频 器无 故 障 输 出 ， 查 可 编 程 控 制 器 输 入 点 有 变 频 器 运 行输 出 。 变 频 器 面 板 显 示 频 率 + 0 .12， 调 速 电 位 器失 控 ， 查 调 速 电 位 器 线 路 无 错 误 ， 查 电 源 主 回 路 通道 完 好 ， 核 对 控 制 回 路 接 线 无 错 误 ， 设 备 检 查 发 现减 速 器

19、 卡 死 ， 更 换 减 速 器 后 设 备 正 常 运 行 ， 但 为 何变 频 器 无 过 载 报 警 ， 经 检 查 发 现 无 过 载 报 警 的 原 因系 变 频 器 转 矩 提 升 量 设 定 过 小 ， 按 照 负 载 惯 量 重 新设 定 后 故 障 排 除 。（ ,） 三 菱 变 频 器 带 负 荷 时 调 速 易 过 载 ， 经 检 查发 现 变 频 器 设 定 加 、 减 速 时 间 过 短 ， 将 加 、 减 速 时间 延 长 （ 符 合 设 备 要 求 ） ， 故 障 排 除 。（ 3） 艾 默 生 变 频 器 运 行 中 过 电 流 报 警 ， 查 电 源主 回 路

20、 通 道 完 好 ， 无 过 载 及 短 路 现 象 。 检 查 电 源 电压 正 常 ， 拆 除 电 动 机 主 回 路 手 动 运 行 ， 仍 显 示 过 电流 报 警 ， 初 步 判 断 为 主 电 路 接 口 板 电 流 检 测 通 道 被损 坏 ， 进 一 步 检 查 发 现 变 频 器 接 地 不 良 ， 原 因 系 变频 器 接 地 线 氧 化 。 将 接 地 线 重 新 连 接 后 ， 故 障 排除 。! 结 束 语变 频 器 由 于 集 成 度 高 、 功 能 强 大 ， 在 现 代 工 业中 广 泛 应 用 ， 其 运 行 的 好 坏 跟 安 装 和 维 护 保 养 有 很

21、大 关 系 。 只 有 仔 细 读 懂 说 明 书 ， 勤 于 分 析 和 解 决 问题 ， 搞 好 维 护 保 养 工 作 ， 才 能 最 大 限 度 地 保 证 设 备的 正 常 运 行 。参 考 文 献+ 陈 伯 时 4 电 力 拖 动 自 动 控 制 系 统 4 北 京 ： 机 械 工 业 出 版社 ， +55/ 顾 绳 谷 4 电 机 及 拖 动 基 础 4 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ，+55/收 稿 日 期 ：!/66, +6 6$（ 上 接 第 #. 页 ）如 欲 采 用 +/ 相 以 上 （ 不 包 括 +/ 相 ） 的 等 效 相 数时 ， 必 须 经 过 技

22、术 经 济 比 较 。从 表 , 中 看 出 ， 当 相 控 角!加 大 时 ， 允 许 的 整流 装 置 容 量 急 剧 减 少 ， 这 是 由 于 在 一 定 条 件 下 ， 相控 角 增 加 会 使 换 相 角 减 小 ， 电 流 谐 波 含 量 增 加 。!“! 安 装 有 源 滤 波 器 （ #$%）抑 制 谐 波 的 新 措 施 有 磁 通 补 偿 法 、 谐 波 注 入法 、 谐 波 回 送 法 、 安 装 有 源 滤 波 器 等 方 法 。 这 里 只简 单 的 介 绍 有 源 滤 波 器 ， 其 他 方 法 不 再 介 绍 。这 种 滤 波 器 是 向 电 网 送 入 与 原

23、 有 谐 波 电 流 幅 值相 等 、 相 位 相 同 、 方 向 相 反 的 电 流 ， 使 流 入 电 源 的总 谐 波 电 流 为 零 ， 达 到 实 时 补 偿 谐 波 电 流 的 目 的 。有 源 电 力 滤 波 器 仅 能 补 偿 高 次 谐 波 ， 还 可 抑 制闪 变 ， 补 偿 无 功 等 。 可 自 动 跟 踪 补 偿 变 化 着 的 谐波 ， 即 具 有 高 度 可 控 性 和 快 速 响 应 的 特 点 。 并 且 补偿 效 果 好 ， 可 以 做 成 仅 补 偿 谐 波 电 流 ， 容 量 可 相 应较 小 。 由 于 它 对 电 网 参 数 没 有 影 响 ， 不

24、存 在 谐 振 的危 险 ， 使 用 较 灵 活 ， 因 此 是 一 种 很 有 发 展 前 景 的 谐波 补 偿 装 置 。此 法 目 前 还 只 用 于 小 容 量 谐 波 源 的 补 偿 ， 且 造价 较 高 。& 结 束 语整 流 装 置 整 流 后 产 生 的 高 次 谐 波 虽 然 对 电 网 有污 染 ， 但 若 采 用 上 述 列 举 的 一 种 或 几 种 有 效 的 抑 制措 施 ， 通 过 综 合 治 理 ， 必 能 使 电 能 质 量 符 合 国 家 标准 要 求 ， 取 得 较 好 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 。参 考 文 献+ 沈 阳 铝 镁 设 计 研 究 院 编 7 硅 整 流 所 电 力 设 计 7 北 京 ： 冶金 工 业 出 版 社 ， +5$./ 张 直 平 编 7 城 市 电 网 谐 波 手 册 7 北 京 ： 中 国 电 力 出 版社 ， /66+收 稿 日 期 ： /663 63 6$!“!“变 频 器 的 故 障 诊 断 与 维 修 电 气 应 用 !“# 年 第 !$ 卷 第 % 期