1、1,变频器应用技术 AC Inverter Application Technology,李方园,2008年4月18日,培训课程,2,维护篇（第四部分）,变频器维护基本要点,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,3,维护篇（第四部分）,变频器维护基本要点,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,4,变频器故障或报警的分类,一般来说，变频器故障或报警可以分为变频器故障或报警、变频器接口故障和电机故障三种，也可以分为有显示故障或报警代码和没有显示故障代码二种。,5,变频
2、器故障或报警的分类,可以使用以下三种故障或报警排除方式： 1. 参数设置 变频器操作面板是最重要的人机操作界面，它不仅能够实现参数的输入功能，还能实现频率、电流、转速、线速度、输出功率、输出转矩、端子状态、闭环参数、长度等物理量，以及对这些物理量进行在线存储与修改，以及变频器故障的基本信息，所有这些都可以为变频器的故障排除提供必要的信息。图所示为三菱和艾默生变频器的操作面板。,6,变频器故障或报警的分类,变频器一旦检测道故障信号，即进入故障报警显示状态，闪烁显示故障代码（如图所示的E.OC1加速过流故障和E008输入侧缺相故障）。,7,变频器故障或报警的分类,变频器一旦检测道故障信号，即进入故
3、障报警显示状态，闪烁显示故障代码（如图所示的E.OC1加速过流故障和E008输入侧缺相故障）。,8,变频器故障或报警的分类,由于变频器的很多故障或报警是源于参数设置不当或者参数需要优化，因此通过参数设置来消除故障报警这是一种最简单的办法。,4 当选择自动重启动功能时，由于电机会在故障停止后突然再启动，所以应远离设备。 4 操作面板上的“STOP”键仅在相应功能设置已经被设定时才有效，特殊情况应准备紧急停止开关。 4 如果故障复位是使用外部端子进行设定，将会发生突然启动。请预先检查外部端子信号是否处于关断位，否则可能发生意外事故。,9,变频器故障或报警的分类,4 参数初始化后，在运行前需要再次设
4、定参数。当参数被初始化后，参数值又重新回到出厂设置。 4 变频器可以容易地设定为高速运行，在运行前先检查一下电机或机械设备的容量。 4 使用直流制动功能时，不会产生停止力矩。当需要停止力矩时，安装单独设备。 4 当驱动400V变频器和电机时，用绝缘整流器和采取措施抑制浪涌电压。由于在电机接线端子配线常数问题引起的浪涌电压， 有可能毁坏绝缘和损坏电机。,10,变频器简易故障或报警的排除,变频器的很多简易故障往往只需要根据变频器说明书的提示即可完成，包括电机不转、电机反转、转速与给定偏差太大、变频器加速/减速不平滑、电机电流过高、转速不增加、转速不稳定等。,11,变频器简易故障或报警的排除,12,
5、日常和定期检查项目,变频器是以半导体元件为中心构成的静止装置，由于温度、湿度、尘埃、振动等，使用环境的影响，以及其零部件常年累月的变化、寿命等原因而发生故障，为了防患于未然必须进行日常检查和定期检查。,13,日常和定期检查项目,14,日常和定期检查项目,15,变频器故障或报警排除的基本步骤,变频器故障或报警时，一般都需要遵照以下步骤进行排除： 1.故障机受理，记录变频器型号、编码、运行工况、故障代码等信息； 2.变频器主电路检测； 3.变频器控制电路检测； 4.变频器上电检测，记录主控板参数，并根据故障代码进行参数设定； 5.变频器整机带载测试； 6.故障原因分析总结，填写报告并存档。,16,
6、维护篇（第四部分）,变频器维护基本要点,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,17,通用变频器大都为电压型交-直-交变频器，从第1章的基本结构图中可以知道三相交流电首先通过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。一般而言，负载的能量可以分为动能和势能两种。动能（由负载的速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积，当动能减为零时，该物体就处在停止状态。图所示为电机传动的四种运行方式，在本章中所涉及到负载的共同特点，就是要求电机不仅运行于电动状态（一、三象限），而且
7、要运行于发电制动状态（二、四象限）。,过压问题的提出,18,过压问题的提出,19,过压问题的提出,2. 变频器过压故障的危害性 变频器过压主要是指其中间直流回路过压，中间直流回路过压主要危害在于： 引起电动机磁路饱和。对于电动机来说，电压主过高必然使电机铁芯磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从面引起电机温升过高。 损害电动机绝缘。中间直流回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度过大，对电机绝缘寿命有很大的影响。 对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。因而变频器厂家一般将中间直流回路过压值限定在DC800V左右，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。
8、,20,产生变频器过压的原因,（1）来自电源输入侧的过压 （2）来自负载侧的过压,21,案例分析：茶叶机变频器恒速运行过压,某茶叶厂用户在使用茶叶机械时使用两台三菱变频器FR-E540-2.2K-CH（2.2KW）变频器，控制两台6CBC型八角炒干机（如图所示），其中一台变频器一直运行良好，一台变频器运行两星期后开始偶尔出现E.OV2恒速过压故障。后用户将此变频器功率换高一档为3.7KW，变频器仍然会出现E.OV2故障。,22,案例分析：茶叶机变频器恒速运行过压,由于变频器能在复位后正常运行，所以应重点检查变频器在运行中的电压变化情况。测量变频器FR-E540-2.2K-CH的直流母线电压UP
9、N在恒速运行过程中电压偶尔有上升现象，当电压达到760V时变频器报E.OV2（恒速过压故障），从此现象可以看出此台八角炒干机在恒速运行过程中由于机械部分重心不稳而出现再生回馈。,23,案例分析：茶叶机变频器恒速运行过压,变频器上电后，重新修改以下参数： Pr.30: 再生功能选择为“1”该参数根据实际情况进行设定，即“0”为无能耗制动组件或外接制动单元的方式进行能耗制动，而“1”为有能耗制动组件。 Pr.70:制动使用率为10制动使用率根据实际情况选择为10。当Pr.30为“0”时，Pr.70没有显示，制动使用率固定在3。另外，Pr.70必须设定在所使用的制动电阻发热功率内，否则会有过热的危险
10、。,24,维护篇（第四部分）,变频器维护基本要点,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,25,过流原因分析,变频器中过流保护的对象主要指带有突变性质的、电流的峰值超过了过流检测值(约额定电流的200，不同变频器的保护值不一样)，变频器则显示OC（Over Current）表示过流，由于逆变器件的过载能力较差，所以变频器的过流保护是至关重要的一环。,26,自动限流,针对变频器容易过流的现象，很多变频器都推出了自动限流功能，即通过对负载电流的实时控制，自动限定其不超过设定的自动限流水平值（通常以额定电流的百分比来表示），以防止电流过
11、冲而引起的故障跳闸，这对于一些惯量较大或变化剧烈的负载场合，尤其适用。,27,案例分析：换热加泵变频器过流,某用户用一台西门子MM440系列变频器22KW来控制纺织车间集中供热换热系统（如图所示），在加泵时总是出现F001过流故障。,28,案例分析：换热加泵变频器过流,用户现场检查参数发现，变频器的停车方式为OFF1（即变频器按照选定的斜坡下降速率减速并停止），这也就意味着变频器在从运行频率减速到0Hz过程中，始终是有电压输出的。,29,案例分析：换热加泵变频器过流,为解决停车问题，需要将相应参数修改： P0701：数字输入1的功能为“3” 将数字输入1的功能从ON/OFF1改为OFF2，这一
12、命令将使电动机依照惯性滑行，最后停车（脉冲被封锁），也就是自由停车。,30,维护篇（第四部分）,变频器维护基本要点,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,31,过载的主要原因,电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载的基本特征是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成较大的冲击电流（否则就变成过流故障），而且过载是有一个时间的积累，当积累值达到时才报过载故障。,32,过载的主要原因,过载发生的主要原因有以下几点： (1) 机械负荷过重，其主要特征是电动机发热，可从变频器显示屏上读取运行电流来发现； (
13、2) 三相电压不平衡，引起某相的运行电流过大，导致过载跳闸，其特点是电动机发热不均衡，从显示屏上读取运行电流时不一定能发现(因很多变频器显示屏只显示一相电流)； (3) 误动作，变频器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信号偏大，导致过载跳闸。,33,过载故障的解决对策,(2) 检查电动机侧三相电压是否平衡，如果电动机侧的三相电压不平衡，则应再检查变频器输出端的三相电压是否平衡，如也不平衡，则问题在变频器内部。如变频器输出端的电压平衡，则问题在从变频器到电动机之间的线路上，应检查所有接线端的螺钉是否都已拧紧，如果在变频器和电动机之间有接触器或其它电器，则还应检查有关电器的接线端是否都已拧紧
14、，以及触点的接触状况是否良好等。,34,过载故障的解决对策,(1) 检查电动机是否发热，如果电动机的温升不高，则首先应检查变频器的电子热保护功能预置得是否合理，如变频器尚有余量，则应放宽电子热保护功能的预置值。 如果电动机的温升过高，而所出现的过载又属于正常过载，则说明是电动机的负荷过重。这时，应考虑能否适当加大传动比，以减轻电动机轴上的负荷。如能够加大，则加大传动比。如果传动比无法加大，则应加大电动机的容量。,35,案例分析：换热加泵变频器过流,为解决停车问题，需要将相应参数修改： P0701：数字输入1的功能为“3” 将数字输入1的功能从ON/OFF1改为OFF2，这一命令将使电动机依照惯
15、性滑行，最后停车（脉冲被封锁），也就是自由停车。,36,案例分析：水泵变频器过载,某供水单位使用艾默生TD2000-4T0300P（30KW）变频器拖动水泵负载，使用过程中变频器经常报E013故障，检查故障电流记录58A，变频器额定电流60A，经查说明书：风机、水泵变频器过载能力110额定电流1分钟，是否与上述现象发生冲突？,37,案例分析：水泵变频器过载,经现场了解和查看，发现水泵负载长期工作在48Hz，电流长期在58A左右，E013的原因为变频器带载能力不够，需要更换更高一级的变频器，即TD2000-4T0370P或EV2000-4T0370P（37KW）。 变频器运行过程输出电流大于等于
16、变频器额定电流，但达不到变频器过流点，在运行一段时间后产生过载保护，变频器过载保护按反时限曲线不同分为G型和P型。反时限曲线i2t,38,案例分析：水泵变频器过载,本例机型分为P型机，其P型反时限曲线说明当变频器输出电流达到95持续时间达到1小时则报E013，当变频器输出电流达到110持续时间达到1分钟也同时报E013。,39,维护篇（第四部分）,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,40,缺相故障原因分析,变频器产品中主要有单相220V与三相380V的区分，当然输入缺相检测只存在于三相的产品中。图所示为变频器主电路，R、S、T
17、为三相交流输入，当其中的一相因为熔断器或断路器的故障而断开时，便认为是发生了缺相故障。,41,缺相故障原因分析,当变频器不发生缺相的正常情况下工作时，Udc上的电压如图所示，一个工频周期内将有6个波头，此时直流电压Udc将不会低于470V，实际上对于一个7.5KW的变频器而言，其C的值大小一般为900uf，当满载运行时，可以计算出周期性的电压降落大致为40V，纹波系数不会超过7.5。而当输入缺相发生时，一个工频周期中只有2个电压波头，且整流电压最低值为零。此时在上述条件下，可以估算出电压降落大致为150V，纹波系数要达到30左右。,42,案例分析：输入整流桥缺相故障,某塑料挤出机，其采用艾默生
18、TD2000-4T0550G变频器作为主驱动，在运行过程中，听见变频器内有异响，但变频器能继续运行。怀疑变频器有问题，但无任何故障代码，停机后仍能继续运行。用电流钳型表检查输入进线电流，发现其中一相基本无电流，但变频器未报E008输入缺相故障。,43,案例分析：输入整流桥缺相故障,检查变频器的所有故障代码，均无输入缺相E008故障。 检修变频器主回路，发现其中一个整流桥有炸痕迹现象，用万用表检测D2/D5（如表所示），发现“二极管正向不导通，反向也不导通”。,44,案例分析：输入整流桥缺相故障,45,案例分析：输入整流桥缺相故障,46,维护篇（第四部分）,过流原因及故障定位,过压原因及故障定位
19、,过载原因及故障定位,缺相原因及故障定位,通讯故障原因及故障定位,47,通讯故障原因分析,通讯功能是所有变频器都会配置的，如提供RS232、RS485串行通讯或总线通讯，并以此为基础，组成单主单从或单主多从的通讯控制系统，并利用上位机（PC机、PLC控制器或DCS控制系统）软件可实现对网络中变频器的实时监控，完成远程控制、自动控制，以及实现更复杂的运行控制，如无限多段程序运行。因此，变频器通讯一旦故障，涉及面会特别广。 通过综合变频器的故障现象，通讯故障主要集中硬件接线错误、通讯卡失常、EMC干扰、通讯协议出错、总线软件配置出错等。,48,完,Thank you for listening,49,谢 谢 ！,
