變頻器常見故障原因及預(yù)防措施
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*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(hù)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(yùn)行時出現(xiàn)過電流跳閘,。
首先應(yīng)區(qū)分是由于負(fù)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(jī)堵轉(zhuǎn)等。在負(fù)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(jìn)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(fù)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(jī)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(hù)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(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運(yùn)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(jī),，嚴(yán)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(jī)很遠(yuǎn)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(bǔ)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(jìn)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(xì)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(jī)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(jìn)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(yùn)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(jī)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(yùn)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(jī)負(fù)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(bǔ)償方式時，失壓回復(fù)后,，通過測速電機(jī)測速來防止在加速中的過電流,。
對于要求必須連續(xù)運(yùn)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(yùn)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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