《变频器故障处理》

nullnull 主讲人：王兆义 2009.7.23变频器应用、维护及维修null 变频器应用、维护及维修第4章 变频器的安装及接线 变频器的正确安装是变频器正常发挥作用的基础，主要包括以下几个方面： 4.1变频器的安装环境 1．周围温度、湿度 周围温度：变频器的工作环境温度范围一般为－10℃ ~＋40 ℃，当环境温度大于变频器规定的温度时，变频器要降额使用或采取相应的通风冷却措施。 湿度：变频器工作环境的相对湿度为5 ~ 90％（无结露现象 ）。 2．周围环境 变频器应安装在不受阳光直射、无灰尘、无腐蚀性气体、无可燃气体；无油污、蒸汽滴水等环境中；安装场所的周围振动加速度应小于0.6g （g=9.8m/s2），可采用防震橡胶；与变频器产生电磁干扰的装置隔离。null 变频器应用、维护及维修3．海拔高度 变频器应用的海拔高度应低于1000 m。海拔高度大于1000 m的场合，变频器要降额使用。5-7是富士变频器海拔高度与输出降额关系。 4.2安装方式及要求 墙挂式安装：用螺栓垂直安装在坚固的物体上。正面是变频器文字键盘，请勿上下颠倒或平放安装。周围要留有一定空间，上下10cm以上，左右5cm以上。因变频器在运行过程中会产生热量，必需保持冷风畅通，如图1所示。 2. 柜中安装： 控制柜中安装：变频器的上方柜顶要安装排风扇，如图2。 控制柜中安装多台：要横向安装，且排风扇安装位置要正确，如图3。 null 变频器应用、维护及维修图1 墙挂式安装 图2 柜式安装通风口 null 变频器应用、维护及维修图3 柜内多台安装null 变频器应用、维护及维修4.3变频器在多粉尘现场的安装 在多粉尘（特别是多金属粉尘、絮状物）的场所使用变频器时，正确、合理的防尘措施是保证变频器正常工作的必要条件。 1．安装设计要求 在控制柜中安装变频器，最好安装在控制柜的中部或下部。要求垂直安装，其正上方和正下方要避免安装可能阻挡进风、出风的大部件；变频器四周距控制柜顶部、底部、隔板或其它部件的距离不应小于300 mm，如下图4中的H1、H2间距所示。 null 变频器应用、维护及维修变频器安装示意图 null 变频器应用、维护及维修2．控制柜通风、防尘、维护要求 （1）总体要求：控制柜应密封，使用专门设计的进风和出风口进行通风散热。 控制柜顶部应设有出风口、防风网和防护盖；底部应设有底板、进线孔、进风口和防尘网。 （2）风道要设计合理，使排风通畅，不易产生积尘。 （3）控制柜内的轴流风机的风口需设防尘网，并在运行时向外抽风。 （4）对控制柜要定期维护，及时清理内部和外部的粉尘、絮毛等杂物。对于粉尘严重的场所，维护周期在1个月左右。null 变频器应用、维护及维修4.4主电路控制开关及导线线径选择 1．电源控制开关及导线线径选择 电源控制开关及导线线径的选择与同容量的普通电动机选择方法相同，按变频器的容量选择即可。因输入侧功率因数较低，应本着宜大不宜小的原则选择线径。 2．变频器输出线径选择 变频器工作时频率下降，输出电压也下降。在输出电流相等的条件下，若输出导线较长（l ＞20m），低压输出时线路的电压降ΔU在输出电压中所占比例将上升，加到电动机上的电压将减小，因此低速时可能引起电动机发热。所以决定输出导线线径时主要是ΔU影响，一般要求为：null 变频器应用、维护及维修ΔU ≤（2 ~ 3）％UX上两式中：UX —电动机的最高工作电压，单位为V； IN —电动机的额定电流，单位为A； R0 — 单位长度导线电阻，单位为mΩ∕m； l — 导线长度，单位为m 。ΔU的计算为： null 变频器应用、维护及维修例：已知电动机参数为：P N = 30 kW，U N = 380 V，I N = 57.6 A，f N = 50 HZ，nN = 1460 r/min。变频器与电动机之间距离30m，最高工作频率为40Hz。要求变频器在工作频段范围内线路电压降不超过2 %，请选择导线线径。 解：已知U N = 380 V，则：U X = UN× =380×（40∕50）＝304（V） ΔU≤304×2 % = 6.08（V） 根据式（5－17）得：ΔU =≤6.08解得：R 0 ≤2.03 。 查表5 ~6，应选截面积为10.0(mm)2的导线。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修null 变频器应用、维护及维修若变频器与电动机之间的导线不是很长时，其线径可根据电动机的容量来选取。3．控制电路导线线径选择 小信号控制电路通过的电流很小，一般不进行线径计算。考虑到导线的强度和连接要求，一般选用0.75(mm)2及以下的屏蔽线或绞合在一起的聚乙烯线。 接触器、按钮开关等强电控制电路导线线径可取1m㎡的独股或多股聚乙烯铜导线。 4.5 安装布线 合理选择安装位置及布线是变频器安装的重要环节。电磁选件的安装位置、各连接导线是否屏蔽、接地点是否正确等，都直接影响到变频器对外干扰的大小及自身工作情况。null 变频器应用、维护及维修1．布线原则 变频器与外围设备之间布线时应注意： ①逆变输出端子U、V、W连接交流电动机时，输出的是与正弦交流电等效的高频脉冲调制波。 ② 当外围设备与变频器共用一供电系统时，要在输入端安装噪声滤波器，或将其他设备用隔离变压器或电源滤波器进行噪声隔离。 ③ 当外围设备与变频器装入同一控制柜中且布线又很接近变频器时，可采取以下方法抑制变频器干扰： ● 将易受变频器干扰的外围设备及信号线远离变频器安装；信号线使用屏蔽电缆线，屏蔽层接地。亦可将信号电缆线套入金属管中；信号线穿越主电源线时确保正交。null 变频器应用、维护及维修 ● 在变频器的输入输出侧安装无线电噪声滤波器或线性噪声滤波器（铁氧体共模扼流圈）。滤波器的安装位置要尽可能靠近电源线的入口处，并且滤波器的电源输入线在控制柜内要尽量短。 ● 变频器到电动机的电缆要采用4芯电缆并将电缆套入金属管，其中一根的两端分别接到电动机外壳和变频器的接地侧。 ④ 避免信号线与动力线平行布线或捆扎成束布线；易受影响的外围设备应尽量远离变频器安装；易受影响的信号线尽量远离变频器的输入输出电缆。 ⑤ 当操作台与控制柜不在一处或具有远方控制信号线，要对导线进行屏蔽，并特别注意各连接环节，以避免干扰信号串入。 ⑥ 接地端子的接地线要粗而短，接点接触良好。必要时采用专用接地线。变频器接线图 变频器接线图 绞线防电磁干扰原理 电缆接地防干扰null 变频器应用、维护及维修2．变频器安装区域划分及注意事项 ① 区域划分 依据各外围设备的电磁特性，分别安装在不同的区域，以抑制变频器工作时的电磁干扰 1区：控制电源变压器、控制装置及传感器等。 2区：控制信号及电缆接口，要求此区有一定的抗扰度。 3区：进线电抗器、变频器、制动单元、接触器等主要噪声源。 4区：输出噪声滤波器及其接线部分。 5区：电机及电缆。 以上各区应空间隔离，各区间最小距离20cm，以实现电磁去耦。null 变频器应用、维护及维修② 安装注意事项 ● 电动机电缆的地线应在变频器侧接地，但最好电动机与变频器分别接地。在处理接地时，如采用公共接地端，不能经过其他装置的接地线接地，要独立走线，如图所示。 变频器接地方法null变频器应用、维护及维修● 电动机电缆和控制电缆应使用屏蔽电缆，机柜内为强制要求，将屏蔽金属丝网与地线两端连接起来，连接方法如图所示。 ● 如果现场只有个别敏感设备，可单独在敏感设备侧安装电磁滤波器，这样可降低成本。 屏蔽电缆连接方法null 变频器应用、维护及维修例一：ABB公司 ACS400变频器安装要求 1.输入输出电源电缆联接 输入要求4芯电缆，输出要求3芯外加屏蔽层电缆，两端接地。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修对电缆的要求 完整细密、辐射率小 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修连接实例 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修对屏蔽线的要求 1.模拟信号和数字信号 应采用独立的屏蔽电缆 2.继电器控制信号在其 电压不超过48V时，可 以视为数字信号，采用 同一电缆，建议采用双 绞线。 3.不要将24V直流和110/220V交流信号线混合在同一电缆内。 4.如果要使用电缆连接控制盘和变频器，必须使用可选件ACS100-EXT所提供的电缆。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修例二：变频器干扰信号线     故障现象：起动变频器后，电机不动作。     故障分析：变频器由外部4-20ma给定运转频率,4-20mA的直流信号由变送器送入,看显示板,频率显示为0.00。用电流表量测量变送器的输出端,发现无输出。在变送器的输出端子并上一个100pF电容后，再起动，设备恢复正常。 说明信号源受到干扰。在工程实践中，在信号线并联上一个小电容解决了大问题。这是在工程调试中经常采用的方法。这个故障属于变频器对外部设备产生的干扰。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修例三：三相五线制供电接地错误 故障现象：变频器开机一直运转，按停止按钮不起作用。 故障检查处理：经检查发现变频器的地线只与变压器的中性线相连接，而变压器的中性线没有连接到大地，将变压器的中性线接地后变频器恢复正常。 原因分析：现在一些小型企业不重视地线的连接。机床出厂时，按照国家电工法规定的，地线与中性线是严格分开的，配电柜里中性线有专用接线端子，地线有专用接地螺钉。 由于该用户从变压器引过来三根相线和一根中性线，只把中性线接到“E”端子上，而地线没有和中性线相连，虽说控制线使用了屏蔽线，屏蔽层也接到了接地螺钉，因没有和大地相连, 起不到屏蔽作用，导致了变频器因干扰而失控。null例四：动力配电柜对变频器产生干扰 故障现象：电机偶尔停不下来。经检查屏蔽层接地正确良好，降低载波频率不起作用。变频器输入侧及输出侧加磁环滤波器不起作用。 故障分析：安装变频器的配电柜与动力配电室相距太近,配电室配电柜有大电流流过，在电流周围有较强磁场，干扰了变频器正常工作，把配电柜远离配电室后即恢复正常，这属于外界设备对变频器产生的干扰。变频器应用、维护及维修干扰示意图null 变频器应用、维护及维修第5章 变频器的日常维护 变频器使用理念 勤养少修，延长使用寿命 5.1变频器使用过程中的几个主要方面 1. 过热及散热 过热：变频器容量选择留出余量，制动电阻选择留出余量； 散热：运行过程中积聚的灰尘、油腻及冷却风机故障；null 变频器应用、维护及维修2. 振动 振动会使变频器的接插件和接线端子产生松动，引起接触不良，造成各种运行故障。 ★电源线掉落：主回路直流电压偏低，出现低压报警停机； ★电源线掉落后与另一相短路：电源短路； ★输出线掉落：输出缺相，电动机运行不平稳，报警停机； ★输出短路：损坏变频器逆变模块电路。 3. 元器件老化 ★电容老化：容量下降到85%以下时，会影响变频器正常工作，认为寿命终止； ★开关电源滤波电容老化：控制电路及驱动电路无法正常工作； ★主电路电容老化：充放电量不足，带载不能正常运行。null 变频器应用、维护及维修4. 线路老化 电路绝缘老化：易引起短路。 屏蔽层老化：易串入干扰。 5.气体腐蚀 6. 运行过程中的过电压及过电流 雷击、电网不正常波动。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 例 1    案例现象：一台ABB ACS500 22kW变频器客户在运行半小时左右跳“OH”。 分析与维修：因为是在运行一段时间后才有故障，所以温度传感器坏的可能性不大，可能变频器的温度确实太高，通电后发现风机转动缓慢，防护罩里面堵满了很多棉絮(因该变频器是用在纺织行业)，经打扫后开机风机运行良好，运行数小时后没有再跳此故障。 上次上课山东一毛巾厂带去一台坏变频器，打开后变频器的风道中塞满了絮状物。怀疑该变频器是散热不良造成的。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修例2：奇怪的变频器故障 故障现象：佛山市有一家包装材料厂用了20多台安川6166G-5.5KW变频器,可运行不到一年就不断出现烧模块现象,而且一直都查不出原因,虽然厂家可以给保修,但严重影响生产,成为老板一大心病。故障原因：经维修人员现场仔细检查，发现变频器装在震动很大的生产线上,紧固模块的螺丁很多已经松动! 由于模块散热不好而烧掉! 其实变频器说明书中都强调变频器不要安装在震动的场合，可很多人不知道其后果而没有去关注! 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修例3：用压缩空气除尘损坏变频器 故障现象：某企业电工用压缩空气给变频器吹尘后，变频器通电时烧毁。 故障原因：压缩空气一般含有水气，加上变频器灰尘比较多，开机后变频器没显示，经检查电路板中有短路污点，损坏了电源！ 有多例用压缩空气给变频器除尘时损坏了变频器主板。其原因可能是把含水的脏物吹到主板上引起线间短路。压缩空气通常带有水份，而且风力太大。最好是用电吹风除尘，一边吹，一边用毛刷清扫。建议没有经验就不要去清理电路板，只清理风扇及散热铝片的灰尘就可以了。 　　　 　 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修例4：变频器模块损坏 故障现象：散热风扇不转损坏变频器模块 故障处理：很多变频器在散热风扇坏了以后，也不会跳“过热”保护，直到模块烧坏，大多风扇是因为被灰尘堵塞而损坏的，所以如果能定期为变频器清尘及检查风扇是否正常是一项很有价值的工作，但企业很少这样做，变频器能使用就没人去理它！变频器如果能用上有自检功能的散热风扇（三线风扇），则可防止上面的问题发生。三线风扇当由于灰尘等原因使其转速下降时，就会发出报警信号，避免变频器因散热不良而烧毁模块。null 变频器应用、维护及维修5.2变频器的日常维护 1. 操作面板检查：外观、指示灯、显示有无异常； 2. 各处电源检查：用整流型电压表检查各处电压情况 三相应该平衡且各相电压值在正常范围内，直流电压值在正常范围内，否则停机检查。 3. 线路检查：各处导线有无发热、变形及松动； 4. 冷却风机检查：转速是否正常，灰尘及油垢清理。 5. 散热器检查：温度是否正常，正常时不烫手； 6. 振动检查：手摸外壳，无剧烈振动感。否则，可加橡胶垫或利用变频器的回避频率设置功能避开共振点。 7. 注意变频器周围的异味。 8.安装地点及环境是否有异常。null 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修5.3 定期检修（必须要有一定的变频器应用知识） 1. 时间间隔：1年一次； 2. 检修方式：停机检修、运行检修； 3. 停机检修： ① 将接线端子全部断开； ② 清洗 ● 用吸尘器或吹风机去尘； ● 拆卸较大部件擦拭、擦洗； ● 尤其是冷却风机。 ③ 主回路检修 ● 滤波电容容量监测，外观检查，寿命大约为5年，接近寿命时半年一次。； ● 制动电阻阻值测量及外观检查； ● 继电器触点、外观及导线检查，动作是否失灵； ● 整流模块内部元件检查：检查二极管正、反向电阻，正向电阻在几十欧姆，反向电阻为∝； null 变频器应用、维护及维修● 逆变模块内部元件检查： 二极管的测量： 开关元件测量：删源之间有无击穿；器件的一致性情况。null 变频器应用、维护及维修注意：测定时，滤波电容一定要放电。 ● 主回路绝缘测定：用绝缘电阻表，绝缘值大于5MΩ； ④ 保护电路的检修 主要是取样电路元件和接线的检查。 ● 电压互感器：接线 ● 电流互感器：接线 ● 电压分压电阻：阻值、外观 ● 压敏电阻：外观 ● 热敏电阻：外观null 变频器应用、维护及维修⑤ 冷却风机检修 ● 运行时间 ：一般2~3年，时间长会使风力减弱； ● 运行状况：轴及扇叶有无异常； ● 接线加固； ⑥ 控制、驱动电源电路检查 ● 目测元件、线路板有无异常：锈蚀、发霉等要清除，必要时明线搭桥； ● 电解电容老化：一般使用3~ 5年左右更换1次（更换要有专业知识）； ● 检查插件有无松动及短线。 ⑦ 接线点的加固及接触处理。null 变频器应用、维护及维修4. 通电运行检查 经过定期维护的变频器控制系统，必须进行通电试运行检查。 ① 接好线路； ② 变频器接通电源 ③ 测量输入电压是否正常(交流侧、直流侧) ④ 测量输出电压应不超过40V(变频器还未运行) ⑤ 给运行指令 ●测量输出电压时不能用普通万用表， ● 速度上升时过电流：延长上升时间； ● 停机时过电压：制动电阻问题，经常过电压的考虑逆变模块故障或载波频率； ● 压频比不合适：U/f曲线选择。 null第6章 变频器常见故障的处理 变频器应用、维护及维修本节主要从以下几个方面进行分析： 1.变频器维护基本要点 2.过压原因及故障定位 3.过流原因及故障定位 4.过载原因及故障定位 5.缺相原因及故障定位 6.通讯故障原因及故障定位 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修 6.1变频器故障及报警分类 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器故障及报警分类 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器故障及报警分类 变频器一旦检测到故障信号，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）。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器故障及报警分类 变频器一旦检测到故障信号，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）。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器故障及报警分类 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。  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。   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。  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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.2 变频器简易故障处理及报警的排除 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修1.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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修日常和定期检查项目变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修2.变频器故障处理及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，填写并存档。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.3 过压问题的处理 1.过压问题的提出 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），而且要运行于发电制动状态（二、四象限）变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修过压问题的提出 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修 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： ◆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DC700V，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修产生变频器过压的原因 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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UPN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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.4 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修1.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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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），在停机加泵时总是出现F001过流故障。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：换热加泵变频器过 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性滑行，最后停车（脉冲被封锁），也就是自由停车。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.5 过载的原因及处理 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修1.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； (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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修2.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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修 (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，以及触点的接触状况是否良好等。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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？ 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.6 缺相故障的原因及处理 1.缺相故障的原因分析 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修缺相故障原因分析 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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：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”。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修案例分析：输入整流桥缺相故障 图中： 1—接触器 2—滤波电容 3—整流电桥 4—热敏电阻 5—整流桥风扇 6—IPM 7—驱动板 8—工频变压器 9—限流电阻 10—IPM风扇 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.7 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、通讯出错、总线软件配置出错等。 null6.2.8 电动机不能起动变频器应用、维护及维修null6.2.9电动机运行但不能调速 极限频率设置不当，运行设定与操作不对应，或加减速时间设置值过大。变频器应用、维护及维修null6.2.10电动机加速过程中失速 原因：加速时间短，负载惯性过大，转矩提升量不够等。 变频器应用、维护及维修null6.2.11 异常故障 1. 周围干扰引起的误动作； 2. 周围环境潮湿、腐蚀、油腻及尘埃造成的接触不良、绝缘问题； 3. 振动使内部造成机械损伤或插接件松动； 4.变频器周围温度过高引发半导体器件结温升高； 处理方法：拆下变频器，离开现场试运行。若仍不正常，清洗器件，更换器件；若正常，再安装时采取抗干扰措施或降低变频器周围温度。变频器应用、维护及维修null6.2.12 变频器干扰 1. 变频器对电源的干扰 电源波形畸变，产生高次谐波。 2. 外界对变频器的干扰 电网波形畸变； 后果：整流二极管承受的反压升高，容易损坏整流电路(模块)中的二极管； 处理方法：输入端串入交流电抗器，它对高频谐波阻抗大，基频可顺利通过；采用电容吸收，电容对高频容抗小，高频信号被短路(分流)；加专用无线电干扰滤波器。 变频器应用、维护及维修null3. 变频器对其他设备的干扰 使其他设备误动作、过热、噪声和振动；产生的无线电干扰会对无线电接收装置工作形成影响，甚至不能正常工作；对变频器的外部控制信号产生干扰，变频器的正常运行受到影响；使变频器驱动的电动机产生噪音、振动和发热。 处理方法： ① 在输入端串入交流电抗器，在直流测插入直流电抗器，或在输入端接入滤波器(图3.2.8)。 滤波器原理：串联谐振回路在谐振频率时阻抗最小； 有源滤波器：检测电路检测出高次谐波后，控制电路产生与谐波反相的电流来削弱谐波；变频器应用、维护及维修null② 无线电干扰波的抑制 电线传导无线电干扰波：采用噪声滤波变压器对高次谐波形成绝缘；插入电抗器提高对高次谐波的阻抗；插入滤波器将高次谐波短路。 辐射无线电干扰波：导线采用双绞线，缩短电线长度，变频器输入、输出线用铁管屏蔽，变频器外壳接地，变频器输入、输出端串电抗器，插入滤波器。 ③ 电动机噪声的对策 采用变频器驱动时电动机噪声比电源直接控制的电动机高5~10dB(A). 变频器应用、维护及维修null第7章 变频器维修 ●变频器特点：结构复杂、科技含量高，硬件高度集中，功能软件化的智能化设备。 ●变频器 的典型行为率曲线：图为故障率与使用时间的关系。 初期故障：误操作及参数设置不当，故障率较高；元器件因为内在质量问题发生初期故障 偶发故障：使用寿命时间内，个别元件的突发故障。一 般由潮湿、高温、异物等引起，故障率较低； 老化故障：长期运行后，变频器内的元件老化，需更新老化的元器件以延长使用寿命，故障率较高。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修变频器维护注意事项 ① 变频器内部有大电解电容,切断电源后,电容器上仍有残存电压,因此应在断开电源约10分钟后,“充电”指示灯彻底熄灭或确认正、负母线电压在36V以下时才能进行维护操作。 ② 必须是专业人员才能更换零件,严禁将线头或金属物遗留在变频器内部,否则会导致设备损坏。 ③ 维修前最好记录保留变频器内部的关键参数。 ④ 更换主控板后,必须在上电运行前进行参数的修改,否则可能会导致相关设备的损坏。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 7.1 掌握变频器的结构框图 变频器的结构框图对变频器的维修非常重要，因为框图的每一部分都包括着变频器的相关功能，变频器的哪一块功能出了问题，根据框图去找，提高维修的目的性。下面我们以普通U/f变频器的框图为例加以说明。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 1.主电路 主电路包括整流、滤波、逆变、制动等功能，主电路出了问题，轻则造成输入输出电压不正常，重则电路不能工作。输入端短路造成输入端跳闸，输出端短路造成过流保护没有输出。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 2.输入端隔离电路 输入端隔离电路出了问题，影响端子的正常输入，因为每个输入端子独立连接一只光电耦合器，哪一只光电耦合器出了问题，那一路输入端子不能输入。 3.I-U转换电路 该电路是模拟输入电压、电流、以及模拟输出指示端子的转换电路。该电流出了问题，会影响这几路信号的正常工作。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 4.DC/DC电源 这是变频器除了主电路之外所有电路的供电电源。它出了故障，整个变频器停止工作。因为该电源的输出端是分组输出，哪一组出了问题，影响那一组所对应的电路。 5.过压/欠压保护电路 该电路出了问题，一是不能正确的提供保护信号，及误报；二是失去保护功能，使制动电阻不能工作，引起主电路过压而损坏。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 6.驱动电路 该电路出了问题，和主电路的问题有时不好区分。但通过在路测试逆变电路，可以较快的作出判断。 7保护电路 保护电路是保护逆变桥过流、过压、过载等的保护电路。它们出了故障，一是误报；二是失去保护功能，造成逆变桥的损坏。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 8.操作面板 操作面版是采用接插件连接，接触不良，会引起个别功能消失，供电不良会引起黑屏。个别功能部件失灵，可能是按键接触虚。 9.开路集电极输出端子 该端子因为使用的原因损坏率较高。一般属于开路晶体管过流所致。判断较容易，因为其他几路如果是好的，只此一路有问题，可断定该只管子有问题；如果各只管子都有问题，则可能问题出在单片机。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 10.故障接点开关 问题多是节点过流烧坏，其他损坏的原因较小。 11.单片机 单片机是整个变频器的核心器件，因为是集成电路，又经过层层保护，故障率很低。正常工作时的损坏率很低，雷击、变频器电源引起的过压、工作环境潮湿、静电感应等可能引起损坏。在故障维修时，没有充分的理由，不要轻易怀疑单片机有问题。因为单片机有问题，就得换主板。 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 12.16MHz晶振 晶振不是一个很耐用的器件。在众多的电子设备中，晶振的损坏时有发生。因为他的结构是两个金属片中夹着一块晶体，晶体怕震、怕氧化。晶振出了问题，整个变频器都不能正常工作。 晶振结构变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 6.3.2变频器基本电路 我们前面介绍的变频器框图，每个框图基本上对应一个具体的硬件电路。目前，变频器的硬件电路种类繁多，应用的电脑芯片不尽相同，电路结构有以德国为代表的欧式风格，以日本为代表的日韩风格以及以美国为代表的美式风格等。欧式风格电路设计细腻，日式风格电路设计简洁。日式风格输入端子都采用光电耦合器作为隔离元件，而欧式风格的变频器多采用高频脉冲变压器作为隔离元件。 功能较简单的变频器一般采用16位单片机作为主芯片（CPU），典型芯片如87C196MC。功能较多的（矢量）变频器由于控制算法复杂，计算量大，采用具有快速运算能力的DSP数字信号处理芯片作为变频器的主芯片（CPU），典型DSP芯片如IT公司生产的TMS320系列等。 下面我们介绍以87C196MC单片机为核心组成的变频器为例加以介绍。变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 1. 87C196控制框图变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 2.电流检测电路 通过检测变频器的输出电流，进行过流、过载计算，当判断为过流、过载，立即封锁变频器的输出脉冲，使PWM电路停止工作。R121为检测电阻，检测电流为1A。 (检测电流为100A,R121为0.015 )。变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 2.直流电压检测电路 为保证电网电压变化时，仍能保证U/f=C的控制方式，由该电路实时检测直流电路的电压Ud,根据Ud的变化调整PWM波的占空比。变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 3.外部接点信号输入检测电路 该电路为输入接点端子的隔离电路，T16为隔离光电耦合器。4.196片内PWM波形发生器 4.196片内PWM波形发生器 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修5. . 驱动电路 隔离放大、驱动放大电路、驱动电路电源 1）光耦隔离电路 图中IC为PWM输出和驱动电路的隔离电路。当驱动电路损坏不至于将故障扩大到PWM发生电路。 2）V1为第一级放大；V2、V3为输出跟随器，提高输出能力。 3）图中稳压管DZ使电源电压稳定在20V。 注：隔离电路中的光耦隔离集成块容易损坏。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修6.驱动电路电源 电路作用：为驱动电路提供直流电源。 该电源需要4组，三个带浮地，一个直接接地。该电源由变频器的直流电源提供。变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修7. 驱动电路常见故障、原因及处理方法 ● 驱动电路无信号输出： a. 光耦损坏 原因: 老化、自然损坏 b. 放大三极管损坏 c. 驱动电源电路中，整流二极管损坏 原因：滤波电容短路、放大电路损坏短路。 d. 驱动电源电路中，滤波电容损坏 原因：老化 e. 驱动电源电路中，稳压二极管损坏开路，有驱动信号，无驱动电压(浮地悬空)驱动输出电压偏低 a. 滤波电容老化，容量降低 b. 放大电路中三极管老化,放大能力降低 c. 形成浮地的稳压二极管老化，稳压值增大，浮地电位升高。 ● 驱动输出电压偏高，静态时无负电压 稳压二极管损坏，短路。 ● 整个驱动电路被烧毁 原因：逆变模块损坏时，串入了高压 处理方法：参照未损坏电路进行修复。 注：驱动电路通常故障率较高。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修●驱动电路的修理 拆下驱动电路板，加上驱动直流电源，用方波信号发生器输出的方波，作为驱动电路输入信号，用示波器观察各测量点信号波形。 易损坏元器件：电容老化、光耦老化损坏 注意：更换光耦时，要6个一起更换 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修8. 带有过流保护的 IGBT驱动集成电路 图中：“检测电路”检出IGBT过电流，通过“门极关断电路”关断IGBT，同时由8脚输出故障信号。变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修9.检测电路工作原理 图a为IGBT 的IC—UCE特性 曲线，由曲线可见，电压 随着IC电流的增加线性增加， 这有利于进行过电流检测。 图b为检测电路。该电路为 一个与门电路，当两个输入 端都为高电平时，与门有输 出信号。同时出现高电平的 条件是栅极有输入信号，集 电极的电位较高（过流）。 该电流由于是直接检测，速度快。 null10.变频器开关电源 1)开关管将直流高压进行脉宽斩波，当开关管导通时，L1中电流线性增长，电路处于储能状态，当开关管关断，电路能量通过L2、L3等次级线圈释放，次级线圈感应的交流电流通过整流电路变为直流电。 2）次级的直流电通过取样电路取样，和给定电压进行比较，如果次级输出电压低，脉冲调宽电路使开关管导通时间加长，反之，使导通时间缩短，总之，使次级输出电压保持在给定值。变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修3）开关电源电路图 图中L1为一次电路，L2、L3、L4、L5为二次电路，工作时一次电路导通，二次电路截止，一次电路截止时，二次电路导通。二次电路的输出电压由开关管的脉冲宽度调节。 开关电源容易损坏的元件是滤波电容、整流二极管、开关管。变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修11.主电路 主电路工作在高压大电流状态，几乎99.9%的能量都由主电路进行传递和消耗。主电路的发热量大，必须有良好的通风才能带走主电路产生的热量。根据电子器件的失效理论，工作环境温度越高，失效的概率越高； 主电路经常工作在过压过流状态，虽然设置了完善的保护措施，但因器件的内部缺陷、瞬间流过尖峰电流等使器件内部受损，造成器件承载能力下降而损坏。 主电路的故障率占到整机的80%左右。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修主电路工作原理 VD1—VD6整流二极管 RB、VTH制动选件 VT1—VT6开关电路，输出 PWM波。 null7.3 变频器维修的基本方法 厂家不提供变频器内部原理图，故对于一般用户而言，主要是变频器的维护和简单的故障处理。如：常规的日常检查和定期检修、维护保养；找出故障单元，更换电路板、模块、电解电容、继电器、冷却风机等一些直观性维修。 但具有一定基础的用户，可根据故障现象，解决一定的硬件问题。 专业修理技术人员，可以排除硬件破坏性故障。 软件破坏性故障，通常送交生产厂商作恢复处理。 变频器应用、维护及维修变频器应用、维护及维修 变频器应用、维护及维修 1. 基本元件的测量 电阻： 电容； 电感； 二极管； 三极管； IGBTnull2.修理变频器的主要检测仪器 1）. 指针式(整流式)万用表 用途：测量变频器 输出电压(不能用数字万用表)、测量整流桥二极管的情况、测量电容性能(充放电)及好坏、测量变压器断路及匝间短路、测量逆变桥中元件的情况。 2）. 数字万用表：测量控制电路中的电信号及元件。 3）. 示波器：观察控制电路中，尤其是触发信号产生电路中各点的波形，变频器的输出波形。 4）. 方波信号发生器：用于驱动电路的隔离输入端，用方波代替PWM信号，检查驱动电路是否正常工作。 5）. 直流电压源: 用于检测控制回路、驱动电路、保护电路。变频器应用、维护及维修null 6）. 驱动电路检测仪：与示波器配合，用来查询驱动电路故障。 7）. 通信接口电路检测仪：寻找通信接口故障。 8）. 电动机代负载：作试运行用。 9）. 红外线测温仪：检测变频器温度。 变频器应用、维护及维修变频器故障率分析变频器故障率分析4.电路中故障率较高的器件 1）冷却风扇 冷却风扇由于常年运转，又是一个转动电器，当工作在一定年限后故障率较高。冷却风扇发生故障后，使变频器内部温度上升，过热