由于变频器科技含量高,结构复杂,属于强电和弱电相结合的电力电子装置,所以给使用者带来维护与维修的新课题,同时对变频器的故障处理增加了难度。但是,虽然变频器是高科技产品,可是只要我们平时注意维护和检查,就会收到事半功倍的效果。况且,一般变频器故障大多数都是在主回路、外部控制电路以及参数设置上的问题,维修起来并不十分复杂。再者,随着变频器的智能化,变频器本身具有故障诊断功能,同时显示相应的故障代码,通过查找故障代码,基本能确定故障原因。这一节就常见的变频器故障,分析故障的原因及处理方法。
一、上电后无显示
一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起,如启动电阻损坏,也有可能是面板损坏。或者,变频器是正常的,只是电源开关已合闸,实际没有动力电源,即实际上没有给变频器上电。
二、电动机不转
电动机不转的原因比较复杂,可能有多方面的原因,应该从以下几方面排查:
1、参数及功能设置不合理:这包括:①上限频率与最高频率或基本频率和最高频率设定矛盾;最高频率的设定值必须大于上限频率和基本频率的设定值;②变频器的频率给定设置不正确,如使用外接给定时,未对"键盘给定/外接给定"的选择进行设置;③其他的不合理设置。
2、在使用外接给定时,无"起动"信号或外接给定电位器开路。即给定信号回路开路状态。
3、变频器已经处于故障状态,如有内部电路故障,变频器不能正常运行。
4、运行使能功能未开通,某些品牌的变频器需要开通运行使能功能,如果未开通此功能变频器不运行,那么电动机不转。
三、过电流跳闸
变频器过流跳闸是过电流十分严重的现象,同时对变频器的主回路的器件有伤害,影响变频器寿命。可以从以下几方面排查:
1、变频器输出端(负载侧)是否短路,或变频器输出端(负载侧)是否接地。
2、工作机械卡住或抱闸,引起变频器过电流。
3、电动机的起动转矩过小,拖动系统负载过大,引起变频器过电流。
4、变频器内部的接触器接点粘死,导致短接充电限流电阻,引起变频器过电流。
5、参数设置原因:如 ①升速时间设定太短; ②降速时间设定太短; ③转矩补偿设定较大,引起低速时空载电流过大;④电子热继电器整定不当,动作电流设定得太小,引起误动作;⑤变频器至电机间的连接电缆过长,载波频率设置太高。
6、逆变功率模块损坏,导致逆变回路短路,引起变频器过电流。用万用表(最好是用模拟表)可以判断逆变功率模块(IGBT)是否损坏。具体方法是:用模拟万用表的电阻1K档,黑表棒接变频器的直流端(-)极,用红表棒测量变频器的三相输出端的电阻,其阻值应该在5K-10K之间,三相阻值要一样,并且没有充放电现象。然后,反过来将红表棒接变频器的直流端(+)极,黑表棒测量变频器三相输出端的电阻,其阻值应该在 5K-10K之间,并且没有充放电现象。否则,说明逆变功率模块(IGBT)损坏。
四、欠电压跳闸
变频器欠电压跳闸故障时,可以从以下几方面排查:
1、电源电压过低,这是供电电源有故障,或者在同一电源系统中,有大电流起动负载,改变供电系统。
2、电源缺相,由供电电源故障导致的,检查输入电源各相的线路,改变供电系统。
3、充电电阻开路,没有直流电压,变频器欠电压跳闸。
4、变频器内部的整流桥故障,导致直流电压过低,变频器欠电压跳闸。用万用表(最好是用模拟表)可以判断整流功率模块是否损坏。具体方法是:用模拟万用表的电阻1K档,黑表棒接变频器的直流端(-)极,用红表棒测量变频器的三相输入端的电阻,其阻值应该在5K-10K之间,三相阻值要一样,并且没有充放电现象。然后,反过来将红表棒接变频器的直流端(+)极,黑表棒测量变频器三相输入端的电阻,其阻值应该在 5K-10K之间,并且没有充放电现象。否则,说明整流功率模块损坏。
五、过电压跳闸
变频器过电压跳闸故障时,可以从以下几方面排查:
1、电源电压过高,这是供电电源有故障,改变供电系统。
2、当负载的惯性较大时,降速时间设定太短,导致变频器过电压跳闸。
3、参数设定不合理,有的品牌变频器,直流回路电压控制需要设定相应的参数,如没有开放直流回路电压控制,则变频器会出现过电压跳闸故障。
4、变频器在降速过程中,再生制动的放电单元工作不理想。如: ①来不及放电,应增加外接制动电阻和制动单元; ②放电支路发生故障,实际并不放电。
5、多个电动机拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,这是由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起过电压故障。
六、过载故障
过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短,直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等解决。负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载,也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。
七、温度过高
对于一般的变频器而言,温度过高体现在两个方面,一方面是电动机有温度检测元件,变频器实时监视电动机的发热情况,当电动机过高时,变频器发出故障信号;另一方面变频器本身温度过高,由于冷却风量不足、变频器工作环境温度过高,所以导致变频器本身温度过高,出现温度过高故障。
八、通讯故障
变频器通讯问题比较复杂,涉及通讯的硬件、通讯规约等内容。当变频器发生通讯故障时,可以和变频器供应商联系或者请专业的变频器维修工程师解决问题。
变频器的常见故障及处理方法目前市场上国产变频器主要以低压通用型变频器为主,为下文叙述方便,现简要介绍通用型变频器的主电路结构,从变频器结构上分有交-交变频器与交-直-交变频器,从变频性质分主要电压源型变频器与电流源型变频器,目前国内生产的变频器主要以电压源型交-直-交变频器为主。 其主电路主要由整流电路、滤波电路、逆变电路及制动单元等几部分构成,其中IGBT(绝缘栅双极晶体管)构成了变频器主要硬件,各部分电路功能简述如下: 1整流电路 由VD1~VD6组成三相桥式全波整流电路将三相交流电整流成直流电。 2滤波电路 整流电路输出的直流电压为脉动的直流电压,因而需滤波电路滤去电压波纹,同时它还在整流电路与逆变电路起到储能作用。 3逆变电路 由开关管V1~V6构成逆变电路将直流电压逆变成三相频率、电压可调的交流电以驱动三相电动机,是变频器实现变频的关键环节。 4限流电路 由限流电阻R及开关K构成,由于上电瞬间滤波电容端电压为零,上电瞬间电容充电电流较大,过大的电流可能损坏整流电路,为保护整流电路在变频器上电瞬间限流电阻串联到直流回路中,当电容充电到一定时间后通过开关K将电阻短路。 5制动电路 由制动电阻RB及开关管VB构成,主要作用是用于消耗电动机反馈回来的能量,避免过高的泵升电压损坏变频器。 康沃通用型G/P系列变频器根据功率等级的不同,所选用的IGBT主要有欧派克、三菱、东芝等不同品牌,变频器功率在18.5kW以下的机型主电路主要采用集整流、逆变、制动电路和温度检测为一体的七单元模块构成,22kW及以上的机型采用整流模块和三路两单元逆变模块构成。 3康沃变频器常见故障及处理方法 随着应用的不断推广,康沃品牌越来越受用户欢迎,为让用户进一步了解康沃变频器、方便用户使用,现将康沃变频器在使用中常出现的故障现象及处理方法例举如下: (1)故障P.OFF 康沃变频器上电显示P.OFF延时1~2s后显示0,表示变频器处于待机状态。在应用中若出现变频器上电后一直显示P.OFF而不跳0现象,主要原因有输入电压过低、输入电源缺相及变频器电压检测电路故障,处理时应先测量电源三相输入电压,R、S、T端子正常电压为三相380V,如果输入电压低于320V或输入电源缺相,则应排除外部电源故障。如果输入电源正常可判断为变频器内部电压检测电路或缺相保护故障,对于康沃G1/P1系列90kW及以上机型变频器,故障原因主要为内部
缺相检测电路异常,缺相检测电路由两个单相380V/18.5V变压器及整流电路构成,故障原因大多为检测变压器故障,处理时可测量变压器的输出电压是否正常。 (2)故障ER08 康沃变频器出现ER08故障代码表示变频器处于欠压故障状态。主要原因有输入电源过低或缺相、变频器内部电压检测电路异常、变频器主电路异常。通用变频器电压输入范围在320V~460V,在实际应用中变频器满载运行时,当输入电压低于340V时可能会出现欠压保护,这时应提高电网输入电压或变频器降额使用;若输入电压正常,变频器在运行中出现ER08故障,则可判断为变频器内部故障,如图1示可能为主回路中KS接触器跳开,使限流电阻在变频器运行时串联到主回路中,这时若变频器带负载运行便会出现ER08故障,这时可排除是否为接触器损坏或接触器控制电路异常;若变频器主回路正常,出现ER08报警的原因大多为电压检测电路故障,一般变频器的电压检测电路为开关电源的一组输出,经过取样、比较电路后给CPU处理器,当超过设定值时,CPU根据比较信号输出故障封锁信号,封锁IGBT,同时显示故障代码。 (3)故障ER02/ER05 故障代码ER02/ER05表示变频器在减速中出现过流或过压故障,主要原因为减速时间过短、负载回馈能量过大未能及时被释放。若电机驱动惯性较大的负载时,当变频器频率(即电机的同步转速)下降时电机的实际转速可能大于同步转速,这时电机处于发电状态,此部分能量将通过变频器的逆变电路返回到直流回路,从而使变频器出现过压或过流保护。现场处理时在不 影响 生产工艺的情况下可延长变频器的减速时间,若负载惯性较大,又要求在一定时间内停机时,则要加装外部制动电阻和制动单元,康沃G2/P2系列变频器22kW以下的机型均内置制动单元,只需加外部制动电阻即可,电阻选配可根据产品说明中标准选用,对于功率22kW以上的机型则要求外加制动单元和制动电阻。 ER02/ER05故障一般只在变频器减速停机过程中才会出现,如果变频器在其它运行状态下出现该故障,则可能是变频器内部的开关电源部分,如电压检测电路或电流检测电路异常而引起的。 (4)故障ER17 代码ER17表示电流检测故障,通用变频器电流检测一般采用电流传感器,通过检测变频器两相输出电流来实现变频器运行电流的检测、显示及保护功能,输出电流经电流传感器(如图2示中H1、H2为电流传感器)输出线性电压信号,经放大比较电路输送给CPU处理器,CPU处理器根据不同信号判断变频器是否处于过电流状态,如果输出电流超过保护值,则故障
封锁保护电路动作,封锁IGBT脉冲信号,实现保护功能。 康沃变频器出现ER17故障主要原因为电流传感器故障或电流检测放大比较电路异常,前者可通过更换传感器解决,后者大多为相关电流检测IC电路或IC芯片工作电源异常,可通过更换相关IC或维修相关电源解决 (5)故障ER15 代码ER15表示逆变模块IPM、IGBT故障,主要原因为输出对地短路、变频器至电机的电缆线过长(超过50m)、逆变模块或其保护电路故障。现场处理时先拆去电机线,测量变频器逆变模块,观察输出是否存在短路,同时检查电机是否对地短路及电机线是否超过允许范围,如上述均正常,则可能为变频器内部IGBT模块驱动或保护电路异常。一般IGBT过流保护是通过检测IGBT导通时的管压降动作的。 当IGBT正常导通时其饱和压降很低,当IGBT过流时管压降VCE会随着短路电流的增加而增大,增大到一定值时,检测二极管DB将反向导通,此时反向电流信号经IGBT驱动保护电路送给CPU处理器,CPU封锁IGBT输出,以达到保护作用。如果检测二极管DB损坏,则康沃变频器会出现ER15故障,现场处理时可更换检测二极管以排除故障。 (6)故障ER11 ER11故障表示变频器过热,可能的原因主要有:风道阻塞、环境温度过高、散热风扇损坏不转及温度检测电路异常。现场处理时先判断变频器是否确实存在温度过高情况,如果温度过高可先按以上原因排除故障;若变频器温度正常情况下出现ER11报警,则故障原因为温度检测电路故障。康沃22kW以下机型采用的七单元逆变模块,内部集成有温度元件,如果模块内此部分电路故障也会出现ER11报警,另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。
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