變頻器故障分析與處理

1、變頻器故障分析與處理,Fault analysis and treatment of inverter,所謂的點(diǎn)檢，是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)、一定周期、對(duì)設(shè)備規(guī)定的部位進(jìn)行檢查，以便早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，及時(shí)加以修理調(diào)整，使設(shè)備保持其規(guī)定功能的設(shè)備管理方法。值得指出的是，設(shè)備點(diǎn)檢制不僅僅是一種檢查方式，而且是一種制度和管理方法。,什么是點(diǎn)檢，點(diǎn)檢的目的是什么,,變頻器的常見故障分析,一、引發(fā)故障的外部因素：,二、引發(fā)故障的內(nèi)部因素：,三、檢測(cè)

2、儀器、技術(shù)資料存在的問題：,∴ 在工程上一般只限于根據(jù)故障情況找出故障的單元或模塊，即只作單元級(jí)或板級(jí)檢查維修。,,一、過流及其原因分析,變頻器過流跳閘分外部故障、運(yùn)行過程故障和升、降速過程等多種情況。,㈠ 外部故障過流：,變頻器輸出側(cè)短路或接地,2.判斷與處理：,確定變頻器并未損壞，則可重新啟動(dòng)。,為便于判斷，可在輸入側(cè)接入一個(gè)電壓表。重新起動(dòng)時(shí)，電位器從零開始緩慢旋動(dòng)，同時(shí)注意觀察電壓表。,若頻率剛上升就立即跳閘，且電壓表指針有瞬

3、間回零的跡象，則說明變頻器輸出端已經(jīng)短路或接地。,將變頻器輸出端接線脫開，再旋轉(zhuǎn)電位器使頻率上升，如仍跳閘說明變頻器內(nèi)部短路；否則是外部短路。,1.負(fù)載過重。,㈡ 運(yùn)行故障過流：,2. 輕載跳閘：,U/f設(shè)置過高。,,㈢ 升速中過電流：,是由于升速過快引起的，可采取如下幾個(gè)措施。,如果既不允許延長升降速時(shí)間，又不能增大電流上限值，則：,,㈣ 過流故障分析、處理思路,二、過載跳閘,當(dāng)電動(dòng)機(jī)因過載而跳閘時(shí)，主要可從以下兩個(gè)方面著手檢查。,㈠

4、 檢查電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱：,1. 電動(dòng)機(jī)溫度不高,,2. 電動(dòng)機(jī)溫度過高,㈡ 檢查電動(dòng)機(jī)側(cè)三相電壓是否平衡：,1. 電動(dòng)機(jī)側(cè)的三相電壓不平衡,2. 三相電壓平衡,如工作頻率較低，又未用矢量控制（或無矢量控制），則首先降低U/f，如仍能帶動(dòng)負(fù)載，說明預(yù)置的U/f過高，可通過降低U/f來減小電流。,這時(shí)應(yīng)了解跳閘時(shí)的工作頻率：,三、過熱跳閘,變頻器內(nèi)部的溫度傳感器通常是用來測(cè)量逆變模塊的溫度的。（正常電流、通風(fēng)良好是不應(yīng)當(dāng)過熱的）,∴ 變頻

5、器跳閘顯示“過熱”時(shí)，應(yīng)從通風(fēng)方面查找原因。,,變頻器的過電壓也分運(yùn)行中跳閘和降速過程中跳閘兩種情況。,一、過電壓跳閘,㈠ 運(yùn)行過程中跳閘：,∵ 這類過電壓通常時(shí)間極短，且一般不重復(fù)。,∴ 可利用變頻器的重合閘功能來解決。,㈡ 降速過電壓：,如在降速過程中因過電壓而跳閘，可采取如下幾種措施：,二、欠電壓跳閘,㈡ 限流環(huán)節(jié)故障：,,1. 限流電阻斷路,通電后濾波電容器上不能充電，造成欠壓保護(hù)。,,2. 晶閘管不導(dǎo)通。,限流電阻將一直

6、串聯(lián)在電路中，使直流電壓下降。,㈢ 電源缺相：,㈣ 干擾欠電壓：,例如同一電網(wǎng)內(nèi)有大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或有容量較大的控制設(shè)備工作。這類欠電壓一般維持時(shí)間不長，可利用變頻器的重合閘功能來解決。,,一、外部狀態(tài)異常,變頻器的輸入控制端中有一個(gè)輸入“外部故障”端子。當(dāng)該端子得到信號(hào)時(shí)，變頻器將立即跳閘。這些外部故障信號(hào)主要有如下兩種。,1. 電動(dòng)機(jī)相關(guān)保護(hù)器件動(dòng)作,電動(dòng)機(jī)熱繼電器動(dòng)作,2. 其他方面保護(hù)動(dòng)作,制動(dòng)電阻熱繼電器動(dòng)作,如：起重機(jī)或其他

7、機(jī)械的限位開關(guān)動(dòng)作。,二、空氣斷路器跳閘,導(dǎo)致空氣斷路器跳閘的原因主要有以下兩種。,⑴ 原因：,變頻器較長時(shí)間未使用，使濾波電容器電壓為0V，第一次通電會(huì)造成較大的充電沖擊電流。,2. 變頻器故障引起的跳閘,變頻調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過程中跳閘，或每次合閘時(shí)都跳閘。,⑴ 變頻器內(nèi)的整流模塊或?yàn)V波電容損壞。,⑵ 空氣斷路器選的太小，過流時(shí)先于變頻器動(dòng)作。,,一、整流模塊的故障,1. 測(cè)試電路,可用萬用表電阻檔來進(jìn)行測(cè)試。,注意：萬用表在電阻檔時(shí)

8、，其“-”表筆（黑表筆）是表內(nèi)電池的正極；而“+”表筆（紅表筆）是表內(nèi)電池的負(fù)極。,完好整流模塊的測(cè)量結(jié)果,注： ○表示導(dǎo)通，×表示不通。,⑴ IGBT的測(cè)量,在電路中每個(gè)橋臂都是一只二極管和一只IGBT并聯(lián)，二極管具有單向?qū)щ娦裕玫腎GBT怎么測(cè)量都不通。,二、逆變模塊的故障,檢測(cè)IGBT模塊的的辦法,1、判斷極性,首先將萬用表撥在R擋，用萬用表測(cè)量時(shí)，若某一極與其它兩極阻值為無窮大，,調(diào)換表筆后該極與其它兩極的阻值仍為無

9、窮大，則判斷此極為柵極（G）。,,E,其余兩極再用萬用表測(cè)量，若測(cè)得阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測(cè)量阻值較小。在測(cè)量阻值較小的一次中，則判斷黑表筆接的為發(fā)電極（ E ）；紅表筆接的為集射極（ C ）。,,外觀觀察，單元沒有明顯的故障,判斷內(nèi)部續(xù)流二極管的好壞：,將萬用表撥在二極管測(cè)量檔，黑表筆接正端，紅表筆接負(fù)端，IGBT上有“+/-”標(biāo)識(shí)，若測(cè)量電壓約為0.72V，表明二極管好，若為無窮大或?yàn)?.31V左右，表明內(nèi)部二極管損壞。,,然后再

10、用手指同時(shí)觸及一下柵極（G）和發(fā)射極（E），這時(shí)IGBT被阻斷，萬用表的阻值回大。此時(shí)即可判斷IGBT是好的。,判斷IGBT通斷好壞：,將萬用表撥在電阻擋，用黑表筆接IGBT的集電極（C），紅表筆接IGBT的發(fā)射極（E），此時(shí)萬用表的電阻值很大（約為幾兆）。,用手同時(shí)觸及一下柵極（G）和集電極（C），這時(shí)IGBT被觸發(fā)導(dǎo)通，萬用表的阻值迅速變小，并能站住指示在某一位置。,,注意：,4、使用指針式萬用表時(shí)，黑表筆對(duì)應(yīng)電源正極，紅表筆對(duì)應(yīng)負(fù)

11、極，因此在測(cè)IGBT時(shí)，測(cè)量端與數(shù)字表相反。,3、若用指針式萬用表，判斷IGBT 好壞時(shí)，一定要將萬用表撥在R×10KΩ擋，因R×1K Ω擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測(cè)好壞時(shí)不能使IGBT 導(dǎo)通，而無法判斷IGBT 的好壞。,2、若進(jìn)行第二次測(cè)量時(shí)，應(yīng)短接一下發(fā)射極（E）和門極（G）；,1、測(cè)量時(shí)為了方便，直接在驅(qū)動(dòng)板上的C、G、E拔下測(cè)量即可；,⑵ 測(cè)量逆變電路,在電路中IGBIT短路的可能性很小，因?yàn)橐坏?/p>

12、短路，強(qiáng)大的電流會(huì)很快將其燒斷。所以IGBT在電路中損壞是以開路居多。因?yàn)镮GBT開路對(duì)測(cè)量6個(gè)續(xù)流二極管沒有影響，所以可以用測(cè)量整流管的方法測(cè)量6個(gè)續(xù)流二極管。,① 測(cè)量上橋臂,黑表筆接UVW，紅表筆接P點(diǎn)，表針擺動(dòng)到刻度的3/5，正常，不擺動(dòng)，斷路。,② 測(cè)量下橋臂,紅表筆接U、V、W，黑表筆接 N 點(diǎn)，表針擺動(dòng)到刻度的3/5，正常，不擺動(dòng)，斷路；擺動(dòng)到0Ω，管子短路（該現(xiàn)象很少見，因短路電流很大，管子必然燒斷）,③ 結(jié)果分析,上、

13、下橋臂只要續(xù)流管開路，開關(guān)管也壞；續(xù)流管不壞，開關(guān)管有的也壞。,,2. 控制電源,主控電源。如發(fā)生故障，則變頻器完全不能工作。,給定電源。如發(fā)生故障，則外接給定將無法工作。,輸入控制電源。如發(fā)生故障，則各輸入控制端將不起作用。,,一、變頻器的保護(hù)功能,㈠ 過電流保護(hù)功能,1.過電流的原因：,2. 變頻器對(duì)過電流的處理：,⑴.首先根據(jù)電流上升的“陡度”來判斷是否出現(xiàn)短路或接地，如是則立即跳閘。,⑵ 如不是短路，屬運(yùn)行過電流，首先進(jìn)行自處

14、理：,沖擊負(fù)荷過電流的自處理功能：,加速過電流自處理功能：,當(dāng)電流超過設(shè)定值Iset時(shí)，首先將工作頻率適當(dāng)降低，到電流低于設(shè)定值時(shí)，工作頻率再逐漸恢復(fù)。,如升速電流超過某一設(shè)定值Iset（即起動(dòng)電流的最大值），變頻器的輸出頻率不再增加，暫緩升速，待電流下降到設(shè)定值以下后再繼續(xù)升速,㈡ 過載保護(hù)功能,過載保護(hù)功能是保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載的。進(jìn)行保護(hù)的主要依據(jù)便是電動(dòng)機(jī)溫升不應(yīng)超過其額定值。,1. 發(fā)熱保護(hù)的反時(shí)限特性,即，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流越大，

15、保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間越短。,,2. 變頻器中的電子熱保護(hù)功能,所有的變頻器都配置了電子熱保護(hù)功能，其熱保護(hù)曲線如圖所示。具有的主要特點(diǎn)：,,㈢ 電壓保護(hù)功能,1. 過電壓的原因及保護(hù),,2.欠電壓的原因及保護(hù),變頻器發(fā)生欠電壓的原因大致有以下幾種情況：,⑴ 電源電壓過低或缺相。,⑵ 變頻器的整流橋損壞。,⑶ 變頻器整流后的限流電阻未切除電路。,對(duì)于電源欠電壓，變頻器可在一定范圍內(nèi)通過“自動(dòng)電壓調(diào)整”功能調(diào)整其輸出電壓。對(duì)于其他幾種情況，必須

16、跳閘進(jìn)行保護(hù)。,㈣ 其他保護(hù)功能,現(xiàn)在變頻器的保護(hù)功能已經(jīng)十分完善，這里僅就幾種主要的功能說明如下：,1. 模塊的過熱保護(hù),逆變模塊工作在高頻切換過程，累計(jì)損耗功率較大，是主要的發(fā)熱器件，是最需要進(jìn)行發(fā)熱保護(hù)的部件。,∴ 變頻器內(nèi)設(shè)置了溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)，當(dāng)溫度超過一定值時(shí)，變頻器將跳閘。,2.接受外部故障信號(hào)的保護(hù),變頻器的輸入控制端中，有1~ 2個(gè)專門接受外部故障信號(hào)的端子，拖動(dòng)系統(tǒng)中任何需要保護(hù)的信號(hào)，都可以接到該端子上。變頻器在接到

17、外部故障信號(hào)時(shí)，將立即跳閘進(jìn)行保護(hù)。,二、變頻器的跳閘,變頻器因故障跳閘時(shí)，將立即作出以下反應(yīng)：,㈠ 再試重合閘,設(shè)置重合閘功能有如下幾個(gè)作用：,1.避免誤動(dòng)作。因變頻器的保護(hù)環(huán)節(jié)較多，且靈敏度較高，存在著誤動(dòng)作的可能。為防止誤動(dòng)作而停機(jī)，變頻器在跳閘后，將允許一定次數(shù)的自動(dòng)重合閘。,2.防止因外部的不重復(fù)沖擊而跳閘。如功率因數(shù)補(bǔ)償柜投入瞬間，電壓波形出現(xiàn)尖峰電壓，出現(xiàn)變頻器跳閘，可以重合閘。,3. 電源的瞬間過電壓（如雷電）或停電，

18、變頻器可以再試重合閘。,㈡ 重合閘功能的預(yù)置,1. 重合閘次數(shù),重合閘功能的預(yù)置項(xiàng)目主要有兩個(gè)：,即允許重合閘的次數(shù)，有的變頻器最多可重合閘10次之多。,2. 重合閘的間隔時(shí)間,即每兩次重合閘之間的時(shí)間間隔，預(yù)置的范圍通常是0 ~10s，也有可長達(dá)20s的。,㈢ 跳閘信號(hào)輸出,1. 變頻器跳閘信號(hào)輸出配置,2. 與報(bào)警信號(hào)輸出端配合的外控電路,變頻器輸出端子中都配置有報(bào)警信號(hào)輸出端，報(bào)警信號(hào)輸出端通常都是繼電器輸出，可接在220V交流

19、電路內(nèi)。,⑴ 通常常閉觸點(diǎn)用于切斷變頻器電源接觸器線圈電路，使變頻器迅速斷電；,⑵ 常開觸點(diǎn)則用于接通聲光報(bào)警電路。,㈣ 跳閘的原因顯示,當(dāng)代變頻器在故障跳閘后，都有十分詳細(xì)的故障原因顯示。顯示內(nèi)容大致有以下幾個(gè)方面：,1. 故障代碼,如西門子MM440系列變頻器的故障代碼有：,2. 查詢發(fā)生故障時(shí)的參數(shù),為了便于分析故障原因，不少變頻器在因故障跳閘后，還可以查詢發(fā)生故障時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)。,如輸出頻率、給定頻率、輸出電流、輸出電壓、直流電壓

20、等。,㈣ 故障復(fù)位,變頻器排除故障后，在恢復(fù)正常工作時(shí)，必須首先使變頻器“復(fù)位”，使之脫離跳閘狀態(tài)。復(fù)位的方法有：,1. 鍵盤復(fù)位,變頻器面板上都配置有“復(fù)位按鈕（RESET）”，按下復(fù)位按鈕，即可使變頻器復(fù)位。,2. 外接輸入控制端復(fù)位,在變頻器的外接輸入控制端中，預(yù)置一個(gè)復(fù)位控制輸入端，只要從外部輸入一個(gè)開關(guān)量信號(hào)，就可使變頻器復(fù)位。,3. 查詢故障史,為了便于分析故障原因，不少變頻器還可以查詢?cè)撟冾l器最近若干次的故障原因。,思考

21、題,一、填空題,二、選擇題,三、判斷題,1. 變頻器的過電流主要分為（ ）過電流、（ ）過電流和（ ）過電流。,1. 變頻器加速時(shí)間預(yù)置太小會(huì)造成（ ）。,1. 變頻器減速時(shí)間預(yù)置太小會(huì)造成過電流。（ ）,A. 過壓 B.過流 C.過載。,2. 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流越大，變頻器過載保護(hù)時(shí)間則（ ）。,A. 保持不變 B.越長 C.越短。,本次課程結(jié)束謝謝大家,