艾默生變頻器保養(yǎng)與維修

變頻器由主回路,、電源回路、IPM驅(qū)動(dòng)及保護(hù)回路,、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成,。其結(jié)構(gòu)多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理,，將容易造成變頻器誤動(dòng)作及發(fā)生故障,，或者無(wú)法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。為防患于未然,，事先對(duì)故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析尤為重要,。 
1.1 主回路常見(jiàn)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(jiàn)故障是由電解電容引起。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(jì)時(shí)已經(jīng)選定了電容器的型號(hào),，內(nèi)部的溫度對(duì)電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會(huì)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。一方面在安裝時(shí)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(dòng)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(dòng)電流，從而延長(zhǎng)電解電容器的壽命,。 在電容器維護(hù)時(shí),，通常以比較容易測(cè)量的靜電容量來(lái)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5 MΩ以下時(shí),，應(yīng)考慮更換電解電容器。 
1.2 主回路典型故障分析 
故障現(xiàn)象：艾默生變頻器在加速,、減速或正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)過(guò)電流跳閘,。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(guò)歷史記錄查詢?cè)谔l時(shí)的電流,，超過(guò)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(guò)載或突變,，如電機(jī)堵轉(zhuǎn)等。在負(fù)載慣性較大時(shí),，可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間,，此過(guò)程對(duì)變頻器本身并無(wú)損壞。若跳閘時(shí)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?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)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(lái)判斷IPM模塊是否損壞,。如模塊未損壞,，則是驅(qū)動(dòng)電路出了故障。如果減速時(shí)IPM模塊過(guò)流或變頻器對(duì)地短路跳閘,，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動(dòng)電路故障,；而加速時(shí)IPM模塊過(guò)流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動(dòng)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。 
1.3 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(guò)的脈動(dòng)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(shí)間決定,。由于電容器都焊接在電路板上,，通過(guò)測(cè)量靜電容量來(lái)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(shí)間,，來(lái)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(dòng)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(guò)開(kāi)關(guān)電源再分別整流而得到的,。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(kāi)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(guò)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(shí)會(huì)因開(kāi)機(jī)而使全部控制端子閉合,，導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)EEPROM故障,，這只要對(duì)EEPROM重新復(fù)位就可以了。 IPM電路板包含驅(qū)動(dòng)和緩沖電路,，以及過(guò)電壓,、缺相等保護(hù)電路。從邏輯控制板來(lái)的PWM信號(hào),，通過(guò)光耦合將電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入IPM模塊,，在檢測(cè)模快的還應(yīng)測(cè)量IPM模塊上的光耦,。 
1.4 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(shí),，風(fēng)扇產(chǎn)生震動(dòng),，噪聲增大zui后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn)IPM過(guò)熱跳閘,。冷卻風(fēng)扇的壽命受陷于軸承,，大約為10000～35000 h。當(dāng)變頻器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承,。為了延長(zhǎng)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(shí)而不是電源開(kāi)啟時(shí)運(yùn)行,。 
1.5 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(guò)輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部,，引起控制回路誤動(dòng)作，造成工作不正?；蛲C(jī),，嚴(yán)重時(shí)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(guò)20 cm,；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15 mm以上,，與主回路保持10 cm以上的間距；變頻器距離電動(dòng)機(jī)很遠(yuǎn)時(shí)（超過(guò)100 m）,，這時(shí)一方面可加大導(dǎo)線截面面積,，保證線路壓降在2%以內(nèi)，應(yīng)加裝變頻器輸出電抗器,，用來(lái)補(bǔ)償因長(zhǎng)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，必須在接地點(diǎn)可靠接地,，不能同電焊,、動(dòng)力接地混用；變頻器輸入端安裝無(wú)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；在變頻器的輸出端也安裝無(wú)線電噪聲濾波器,，以降低其輸出端的線路噪聲,。 
1.6 安裝環(huán)境 
變頻器屬于電子器件裝置，對(duì)安裝環(huán)境要求比較嚴(yán)格,，在其說(shuō)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(shí)無(wú)法滿足這些要求,，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動(dòng)是對(duì)電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因,，對(duì)于振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)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(duì)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(diǎn)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(duì)于特殊的高寒場(chǎng)合,，為防止微處理器因溫度過(guò)低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施,。 
1.7 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(shí)也出現(xiàn)它們的混合形式。這些異?，F(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(shí)也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對(duì)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(dòng)外,，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電的單位，也會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng),，并且這些現(xiàn)象有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn),，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求,。 如果附近有直接啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)和電磁爐等設(shè)備,，為防止這些設(shè)備投入時(shí)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(duì)于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，除選擇合適價(jià)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(shí)，失壓回復(fù)后,，通過(guò)測(cè)速電機(jī)測(cè)速來(lái)防止在加速中的過(guò)電流,。 對(duì)于要求必須連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備,，應(yīng)對(duì)變頻器加裝自動(dòng)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,，在缺相狀態(tài),，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個(gè)別器件電流過(guò)大,，及電容器的脈沖電流過(guò)大,，若長(zhǎng)期運(yùn)行將對(duì)變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應(yīng)及早檢查處理,。 
1.8 雷擊,、感應(yīng)雷電 
雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓，有時(shí)也會(huì)造成變頻器的損壞,。當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時(shí),，短路開(kāi)閉會(huì)產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過(guò)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(shí)序上,，保證真空斷路器動(dòng)作前先將變頻器斷開(kāi)。 
2 變頻器本身的故障自診斷及預(yù)防功能 
老型號(hào)的晶體管變頻器主要有以下缺點(diǎn)：容易跳閘,、不容易再啟動(dòng),、過(guò)負(fù)載能力低。由于IGBT及CPU的迅速發(fā)展,，變頻器內(nèi)部增加了完善的自診斷及故障防范功能,，大幅度提高了變頻器的可靠性。 如果使用矢量控制變頻器中的“全領(lǐng)域自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能”,，其中的“啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足”,、“環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因，將得到很好的克服,。該功能是利用變頻器內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算,，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻所需要的轉(zhuǎn)矩，迅速對(duì)輸出電壓進(jìn)行修正和補(bǔ)償,，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉(zhuǎn)矩變化,。 艾默生變頻器保養(yǎng)與維修