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变频器的常见故障

  技术也日趋完善和成熟,其功能越来越强大,可靠性逐步的提升。但是若使用不当,操作有误,维护不及时,仍会出现故障或停运状况,以致缩短设备的常规使用的寿命。通常,变频器在正常使用5_8年后,就进入了故障的高发期,经常会出现元器件烧坏,保护环节频繁动作等故障,严重影响其正常工作。因此,日常维护与检修工作显得很重要。

  变频器整流模块的损坏是变频器的常见故障之一,早期生产的变频器整流模块均采用二极管,目前,大部分整流模块则采用晶闸管。中大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流,整流器件易过热,也易被击穿,当其损坏后伴随着快速熔断器熔断,整机停机。在更换整流模块时,要求其在与散热片接触的面上均匀地涂上一层传热性能好的硅脂,再紧固安装螺丝。如果没有同型号整流模块时,可用同容量的别的类型的整流模块代替。如富士g7s使用了带晶闸管保护的整流模块,它与普通整流模块的区别就在于它用晶闸管替代了主回路接触器,提高了变频器的可靠性。富士g9s小功率变频器整流模块则是集成晶闸管与开关管于一体。整流模块的损坏常与机器外部电源有密切关系,所以当整流模块出现故障后,不能再盲目上电,应先检查外围设备。

  通用变频器一般为电压型变频器,采用交直交工作方式,由于直流侧的平波电容容量较大,在变频器接入电源的一瞬间充电电流很大,可能会引起电源开关跳闸,为此在充电回路中设置一个起动电阻来限制充电电流,而在充电完成后,控制电路通过接触器的触点或晶闸管将电阻短路。充电电路故障一般表现为起动电阻被烧坏,变频器报警显示为直流母线电压故障。当变频器的交流输入电源频繁通断时,或者短路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变大时,都可能会导致起动电阻被烧坏。如遇这样的一种情况,可购买同规格的电阻更换。同时必须找出烧坏电阻的原因,如果故障是由输入电源频繁通断引起的,必须消除这种现象,如果故障是由短路接触器触点或短路晶闸管引起,则必须更换这些元器件,才能再将变频器投入使用。

  (1)电动机遇到冲击负载或传动机构出现“卡住”现象时引起电动机电流的突然增加;

  (2)变频器的输出侧短路,如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路,或电动机内部发生短路等;

  (3)变频器自身工作不正常,如逆变桥中同一个桥臂的上、下两个器件发生“直通”,使直流电压的正、负极间处于短路状态。

  (4)负载的惯性较大,而升速时间又设定得太短,电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去,结果使升速电流太大。

  (5)负载的惯性较大,/f5+而降速时间设定得太短时,电动机转子因负载的惯性大,仍维持较高的转速,结果使转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。

  如果不是这样一些问题引起,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流传感器,复位后运行,看是否还出现过流现象,因为检测电流的霍尔传感器受温度、湿度等外因的影响,工作点很容易发生漂移,导致过流。如果还出现的线pm模块发生故障,因为1pm模块内含有过压、过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能,更换同型号模块应该就能解决。

  动作变频器出现过压欠压保护动作,大多是由电网电压的波动引起的。在变频器供电回路中,若存在大负荷电机的直接启动或停车,会引起电网电压瞬间大范围波动,导致变频器过压欠压保护动作,而异常工作。这种情况正常情况下不会持续太久,电网电压波动过后即可正常运行。而这种情况只有增大供电变压器容量,改善电网质量才能避免。

  另外,变频器出现过压故障还可能是由于变频器驱动大惯性负载,因为在这种情况下,变频器的减速停止属于再生制动,在停止过程中,变频器的输出频率按线性下降,而负载电机的频率高于变频器的输出频率,负载电机处于发电状态,机械能转化为电能,并被变频器直流侧的平波电容吸收,当这种能量足够大时,变频器直流侧的电压就会超过直流母线的过电压保护整定值而跳闸。对于这种故障,一是将减速时间参数设置长一些,或增大制动电阻,或增加制动单元;二是将变频器的停止方式设置为自由停车。另一种情况是变频器整流部分损坏或检测电路损坏而引起故障报警,电压检测一般都是通过对直流母线电压采样,然后与过电压保护整定值作比较,再将比较差值传送到微控制器。如果整流桥、滤波电容、采样电路或比较电路中任一器件出现一些明显的异常问题,都一定会出现这种报警。如一台丹佛斯vlt5004变频器,上电显示正常,但是加负载后显示“dclinkundervolt”(直流回路电压低)。从现象上看比较特别,但是仔细分析一下,问题也就不是那么复杂了,该变频器同样也是通过充电回路,接触器来完成充电过程的,上电时没有发现任何异常现象,估计是加负载时直流回路的电压下降引起的故障,而直流回路的电压又是通过整流桥全波整流,然后由电容平波后提供的,所以应着重检查整流桥。经测量发现该整流桥有一路桥臂开路,更换新品后问题解决。

  电路也容易发生故障。一般有明显的损害痕迹,诸如元器件(电容、电阻、二极管及印刷板等)爆裂、变色、断线等异常现象,但不会出现驱动电路全部损害的情况。处理方法一般是按照原理图,每组驱动电路逐级寻找故障点。处理时首先对整块电路板清灰除污,如发现电路断线,则进行补线处理;查出损坏的元器件即更换;根据笔者实践经验分析,对怀疑的元器件,进行测量、对比、替代等方法判断,有的元器件需要离线测定。驱动电路修复后,应用示波器观察各组驱动电路信号的输出波形,如果三相脉冲大小、相位不相等,则驱动电路仍然有异常(更换的元器件参数不匹配,也会引起这类现象),应重复检查处理。大功率晶体管驱动电路的损坏也是导致过流保护动作的原因之一。驱动电路损坏表现出来最常见的现象是缺相,三相输出电压不相等,三相电流不平衡等特征。如一台丹佛斯vlt5062变频器,上电显示正常,但是测量三相输出电压不平衡,带上电机后报警“missingmot,phasew”(电机w相缺失)。经检查驱动电路w相的逆变驱动触发电路没有输出波形,修复w相驱动触发电路后,变频器工作正常。

  对于已经投入运行的变频器如果出现这样一种故障,就必须检查负载的状况。对于新安装的变频器如果出现这种故障,很有可能是v/f曲线设置不当或电机参数设置有问题。如一台新装变频器,驱动的变频电机,额定参数为220v/50hz,而变频器出厂时设置参数为380v/50hz。由于安装人员没有正确设定变频器的v/f参数,导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和,致使电机转速变慢降低,过载而发热。所以在新变频器使用之前,必须设置好相应参数。另外,使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时,若没有正确设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数,也会导致电机过载发热。还有一种情形是设置的变频器载波频率过高时,也会导致电机发生过载发热。最后一种情况是变频器经常处于低频段工作,使电机长时间在低频段工作,电机散热效果又不好,致使电机工作一段时间后过载发热,对这种情况,需加装散热装置。如一台abbacs50022kw变频器客户反映,变频器在运行半小时左右显示“oh”(过热)。因为是在运行一段时间后才有故障,经分析认为温度传感器坏的可能性不是很大,可能变频器的温度确实太高。经再通电观察,发现风机转动缓慢,防护罩里面塞满了很多棉絮(因该变频器用在纺织行业),经打扫后开机,风机运行良好,运行数小时后,变频器再没出现该故障。

  在变频器的使用的过程中,肯定会碰到这样那样的问题,只要运行和修东西的人掌握了变频器的基本工作原理,善于在运行实践中不断总结使用变频器的经验,则问题总是会得到解决的。

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