目前市场上流行的变频器有一百多个品牌,很难将所有品牌的变频器出现的故障都罗列出来,一是做不到,二是也没必要,因为变频器的故障是有共性的。过电流、过载、接地、过电压、欠电压、过热、电磁干扰、通信故障、参数设置、硬件故障、停机不报警等,这些都是任何品牌的变频器都会发生的。只要弄清这些类变频器故障原因,任何品牌的变频器故障维修都很轻松!

 

过电压故障分析

1.输入电压高

输入电压高形成的过电压主要原因是三相电源故障或夏天雷击过电压。

变频器厂家在变频器设计时,因为不同的设计理念,有的对雷电反应灵敏度高,有的对雷电反应灵敏度低。对雷电反应灵敏度高的表现为在雷雨天气跳闸较频繁,影响正常生产;对雷电反应灵敏度低的则在一般雷雨天气不跳闸,对生产影响小,但会遭到雷击损坏。

解决雷击的方法可以在三相输入端安装避雷器或压敏电阻。避雷器或压敏电阻的电压等级为250V,安装在三条相线和接地端之间。下图是连接图。

2.电动机回馈电能变频器过电压

电动机在工作中,如果出现了负负载,负载拉着电动机转动,转子的转速大于了定子旋转磁场的转速,电动机变为发电机,向变频器回馈电能。

电能回馈如下图所示,电动机发出的三相交流电通过二极管VD7~VD12整流,加在直流母线上,使直流母线电压升高,当直流母线电压上升到760V以上,制动单元VTB导通,回馈电流通过制动电阻RB放电,将回馈电能消耗掉。因为电动机产生的回馈电能被制动电阻所消耗,电动机得到制动力矩而制动。

如果变频器没有加装制动电阻,当出现了回馈电能,会造成变频器过电压跳闸;变频器加装了制动电阻,因为制动电阻的制动能力不够,变频器也会过电压跳闸。

变频器在工作中报过电压的几种现象:

①变频器停机时,设置了频率下降时间,因电动机的惯性大,转子的转速高于其定子旋转磁场的转速,电动机产生回馈电能,变频器过电压跳闸。如风机停机时过电压跳闸。

②变频器闭环自动控制,如PID控制,矢量控制等,电动机的转速由控制信号自动控制,当控制信号下降太快,电动机出现回馈现象,变频器过电压跳闸。

③变频器在工作中,因为负载具有冲击性,当瞬时出现负负载,电动机发电,造成变频器过电压跳闸。

④升降设备,下降时负载超载,制动电阻不能将回馈电能完全消耗掉,变频器过电压跳闸。

⑤变频器检测电路损坏,出现误报。

出现电磁干扰的判断

电磁干扰分为传导干扰、辐射干扰和感应干扰。

传导干扰是因为变频器工作时在输入输出相线上产生了大量的高次谐波,谐波通过电源线传播,凡是连接到同一变压器上的电器,都会受到干扰,具有远距离干扰的特点。传导干扰又分为共模干扰和差模干扰。

辐射干扰是通过变频器的相线产生的电磁波辐射形成的干扰,该辐射信号被变频器的控制信号线接收,产生感应电压,使变频器的控制失控。辐射干扰类似无线电的发射与接收。电源线和信号线没有进行良好的屏蔽,接地不良,容易产生辐射干扰。

感应干扰是变频器的相线中出现了变化的电流,在相线的周围产生变化的磁场,该磁场穿过变频器的信号线时,在信号线中产生感应电流,形成干扰。感应干扰是基于法拉第电磁感应定律形成的干扰,电源线和信号线距离比较近、又平行敷设,容易产生感应干扰。

1.受干扰的原因

1)屏蔽不良。电源线屏蔽不良,PWM波辐射严重;控制系统、信号线屏蔽不良,感应进了干扰信号;接地不合理,信号屏蔽线接地、变频器外壳接地、电动机外壳接地等。合理、牢固的接地是防止干扰的重要环节,特别是大功率变频器,接地电阻要小、接地母排要有足够截面积,接地螺栓要拧紧、防锈、防腐蚀。

2)出现共模干扰。共模干扰的特点是沿着电源线传播。如果工作在同一变压器上的电器出现干扰现象,如变压器保护装置误动作、电子称称重不准、变频器的控制信号出现误差等,均为共模干扰。因为这些受干扰电器相距较远,又都工作在同一电源。

消除共模干扰的方法就是在变频器的输入端加装磁环或加装电磁滤波器。具体型号可向厂家咨询。也可以在受干扰电器的电源输入端套磁环,可将电源线在磁环上绕几匝,加大滤波效果。

2.受到干扰的现象

变频器在安装时,一般外壳都会妥善接地,这就屏蔽了变频器外部对变频器内部的干扰。变频器出现干扰一般都是由外端子引入的。变频器外端子有速度控制、运行控制、通信控制等。当这些端子受到干扰,干扰信号和控制信号相叠加,进行变频器的控制,使变频器出现误动作或失控现象。

1)安装在同一电源上的电器出现异常。当变频器安装完毕,发现整个厂区或部分区域电器工作不正常。如计算机、保护装置、信号系统等。这就是出现了共模干扰;当工作在同一变压器的电动机声音异常、发热严重;功率因数补偿器电容发热鼓包等,这是出现了差模干扰,一般发生在大功率的变频器接入时。消除的方法就是在变频器的输入端安装交流电抗器和加装直流电抗器。

2)变频器不能正常工作。因为干扰信号和控制信号相叠加,进行变频器的控制。因此,电磁干扰多反映在变频器的运行控制上。如电动机在运行过程中突然停机,电动机运行时快时慢,运行速度不稳定,电动机停不下来,按钮不起作用、控制压力不准、变频器反映迟钝等,这些都是变频器可能受到电磁干扰的具体体现。当变频器出现上述现象,如变频器的信号线、电源线屏蔽良好,走线正确,就要考虑共模干扰;如果屏蔽不良,安装不规范,首先考虑辐射或感应干扰。

3.干扰的排除

当判断变频器出现了电磁干扰,首先检查变频器的接地情况,信号线的屏蔽情况和走向,电源线是否进行了屏蔽,是否套入共轭磁环,是否接入滤波器等。可用示波器进行控制信号的观察,从而发现干扰途径。

当发现了干扰途径,再按照要求进行处理。

变频器过热跳闸原因

1.变频器工作电流大

当变频器工作时工作电流超过了额定电流,模块的电损增加,温度上升,散热器的温度随之上升,变频器出现过热跳闸。

2.环境温度过高引起变频器过热

当环境温度超过40℃,变频器要降额使用,否则因为热量散不出去变频器报过热故障。

3.变频器散热不良

变频器因为应用时间较长,灰尘堵塞风道、散热风机运行缓慢等,造成变频器的散热能力下降,变频器报过热故障。

4.变频器的检测电路误报

变频器的温度检测传感器损坏,插头接触不良,检测信号处理电路故障、电磁干扰等都会造成变频器误报。

变频器通信控制故障分析

1.电缆阻抗引起电压衰减。

大家知道,通信电缆越长,电缆的阻抗越大,产生的电压衰减越大。当电压衰减到无效范围,通信便不能正常进行。所以通信电缆越短越好。

2.分布电容的积分效应影响通信速度。

通信信号在发出时是较理想的矩形波,通过屏蔽电缆传输,因为屏蔽电缆和信号线之间存在着分布电容,该电容和电缆的长度成正比,因为电容的充放电作用,使矩形波出现积分效应。电缆越长,波形畸变越严重,当波形畸变到系统不能识别时,通信便不能进行(如下图a所示),所以随着通信电缆的延长,通信速率要降低。下图b是低速率通信的情况,因为速率低,脉冲波形变宽,积分效应的影响减小,实际输出波形较好。通信波特率有16MHz、4MHz 、38.4kHz和9.6kHz,根据应用的具体情况进行选择。

a)

b)

3.通信电缆连接不正确(包括接触不良)。

电路焊接不良,产生虚焊;电缆接触不良、连接不正确。这些虽然是最简单的问题,但也是最容易出现的问题。这些问题如果反映在初期,可以在调机时发现排除,如果虚焊或接触不良是在日后出现了氧化才表现出来,就会出现设备初期正常,应用了一段时间出现故障的现象。如果在安装或维修时A、B线接反了,将导致0和1的信号是反的,也不能正常通信。

4.驻波影响。

当电缆线比较长时(> 50m ),工作中会产生驻波,驻波会造成通信中断。消除的方法是在通信线两端并联一个120Ω的匹配电阻。

5.接口转换器不匹配。

当网络中使用了接口转换器,例如,使用了RS-232/RS-485转换器,转换器的接线不对,使用电压不匹配,电源没有给上等,要按照电缆连接图仔细检查,或更换转换器测试。

6.编程问题。

在确保硬件连接没有问题的情况下,要检查程序是否有问题,包括通信参数的设置,通信功能块的使用,轮询程序等。可以通过功能块的返回信息判断错误原因,例如波特率设置错误,接收的缓冲区溢出,接收数据块设置过小,发送的数据长度为0等。

7.干扰问题。

这是最麻烦的问题,由于实际的现场环境比较复杂,不可避免地存在这样那样的干扰问题。前面分析了变频器受电磁干扰的情况,同样适应通信干扰的分析。在工作现场,一些大型设备起动停机时,也会产生很大的瞬间感应信号,造成通信中断。

停机不报警原因和检查思路

1.电磁干扰

当变频器受到了较强的电磁干扰,也会出现无故停机现象。该现象一般出现在变频器安装完毕调机时,也会出现在变频器工作年限较长,屏蔽线老化、接地体锈蚀等情况。

2.逆变电路不工作

多发生在逆变开关管为一体化模块的小功率变频器,当模块的直流母线电压出现问题,开关管没电,变频器没有输出,表现为其他都正常,变频器没有输出。

3.无故停机检查思路

根据上述分析,当变频器出现了不报警停机现象(突然停机、间歇停机、偷停等),首先检查变频器的控制电路。由输入控制端子控制的检查输入控制端子,由通信控制的检查通信电路,由操作面板控制检查操作面板。查不出问题再进一步检查指示电路、电磁干扰、功率输出电路等。

变频器无显示故障

1.变频器无显示原因

变频器无显示,是指变频器的操作面板没有显示信号。变频器无显示也是变频器的一种常见故障。变频器的操作面板是一个接插件,面板上有显示窗口和工能键,显示窗口显示变频器的工作状态、报警代码等;功能键有操作键和参数预置键。

操作面板无显示有两种原因,一种原因是操作面板自身损坏,另一种原因是操作面板的供电电源损坏,操作面板失电。操作面板自身损坏表现为只有操作面板无功能,电源损坏涉及到其他电路,可能变频器其他功能电路也不正常。

2.变频器无显示故障的检查

当变频器出现了无显示故障,首先观察变频器的其他功能是否正常。变频器的操作面板和CPU用的是同一路5V电压,如果5V电压正常,变频器的CPU工作,当变频器通电后,短路限流电阻的继电器可以吸合,变频器可以进入工作前的准备状态。此时如果是用变频器的外端子控制变频器运行,变频器可以起动。如果变频器的5V电压损坏,变频器的整个功能就没有了,其中包括操作面板黑屏。

变频器操作面板无显还有更严重的原因,由图7-1可见,DC/DC电源的输入是取自直流母线电压,当直流母线电压不正常,DC/DC电源就无法工作,也就是主电路硬件出现故障,变频器也出现无显示故障。

在实际工程中,操作面板自身损坏的现象较少,更多的是变频器的内部出现了严重的硬件故障。

  • 2018-03-21
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