變頻器維修中常見的十大故障現象和故障分析

一、過流（OC）
過流是變頻器報警最為頻繁的現象。
1.1現象
    (1) 重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴重的現象。主要原因有:負載短路，機械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機的轉矩過小等現象引起。
    (2) 上電就跳，這種現象一般不能復位，主要原因有:模塊壞、驅動電路壞、電流檢測電路壞。
    (3) 重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時，主要原因有:加速時間設置太短、電流上限設置太小、轉矩補償(V/F)設定較高。
1.2 實例
    (1) 一臺LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動就跳“OC”
    分析與維修:打開機蓋沒有發現任何燒壞的跡象，在線測量IGBT(7MBR25NF-120)基本判斷沒有問題，為進一步判斷問題，把IGBT拆下后測量7個單元的大功率晶體管開通與關閉都很好。在測量上半橋的驅動電路時發現有一路與其他兩路有明顯區別，經仔細檢查發現一只光耦A3120輸出腳與電源負極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運行一切良好。
    (2) 一臺BELTRO-VERT 2.2kW變頻通電就跳“OC”且不能復位。
    分析與維修:首先檢查逆變模塊沒有發現問題。其次檢查驅動電路也沒有異�，F象，估計問題不在這一塊，可能出在過流信號處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認為傳感器已壞，找一新品換上后帶負載實驗一切正常。             
二、 過壓（OU）
    過電壓報警一般是出現在停機的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。
    (1) 實例
    一臺臺安N2系列3.7kW變頻器在停機時跳“OU”。
     分析與維修:在修這臺機器之前，首先要搞清楚“OU”報警的原因何在，這是因為變頻器在減速時，電動機轉子繞組切割旋轉磁場的速度加快，轉子的電動勢和電流增大，使電機處于發電狀態，回饋的能量通過逆變環節中與大功率開關管并聯的二極管流向直流環節，使直流母線電壓升高所致，所以我們應該著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，在測量制動管(ET191)時發現已擊穿，更換后上電運行，且快速停車都沒有問題。
三、欠壓（Uu）
    欠壓也是我們在使用中經常碰到的問題。主要是因為主回路電壓太低(220V系列低于200V，380V系列低于400V)，主要原因:整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導致欠壓故障的出現，其次主回路接觸器損壞，導致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導致欠壓.還有就是電壓檢測電路發生故障而出現欠壓問題。
3.1 舉例
    (1) 一臺CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。
分析與維修:經檢查這臺變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒有聽到接觸器動作，因為這臺變頻器的充電回路不是利用可控硅而是靠接觸器的吸合來完成充電過程的，因此認為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨加24V直流電接觸器工作正常。繼而檢查24V直流電源，經仔細檢查該電壓是經過LM7824穩壓管穩壓后輸出的，測量該穩壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。
    (2) 一臺DANFOSS VLT5004變頻器 ，上電顯示正常，但是加負載后跳“ DC LINK UNDERVOLT”(直流回路電壓低)。
分析與維修:這臺變頻器從現象上看比較特別，但是你如果仔細分析一下問題也就不是那么復雜，該變頻器同樣也是通過充電回路，接觸器來完成充電過程的，上電時沒有發現任何異�，F象，估計是加負載時直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應著重檢查整流橋，經測量發現該整流橋有一路橋臂開路，更換新品后問題解決。
四、過熱（OH）
    過熱也是一種比較常見的故障，主要原因:周圍溫度過高，風機堵轉，溫度傳感器性能不良，馬達過熱。
舉例
    一臺ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運行半小時左右跳“OH”。
分析與維修:因為是在運行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實太高，通電后發現風機轉動緩慢，防護罩里面堵滿了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業)，經打掃后開機風機運行良好，運行數小時后沒有再跳此故障。
五、輸出不平衡
    輸出不平衡一般表現為馬達抖動，轉速不穩，主要原因:模塊壞，驅動電路壞，電抗器壞等。
5.1舉例
    一臺富士 G9S 11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。
分析與維修:打開機器初步在線檢查逆變模塊(6MBI50N-120)沒發現問題，測量6路驅動電路也沒發現故障，將其模塊拆下測量發現有一路上橋大功率晶體管不能正常導通和關閉，該模塊已經損壞，經確認驅動電路無故障后更換新品后一切正常。
六、過載
    過載也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一，平時看到過載現象我們其實首先應該分析一下到底是馬達過載還是變頻器自身過載,一般來講馬達由于過載能力較強,只要變頻器參數表的電機參數設置得當,一般不大會出現馬達過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現過載報警.我們可以檢測變頻器輸出電壓。
七、開關電源損壞
    這是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關電源的負載發生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來調整開關電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能，當發生無顯示，控制端子無電壓，DC12V,24V風扇不運轉等現象時我們首先應該考慮是否開關電源損壞了。
八、SC故障
    SC故障是安川變頻器較常見的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報警的原因之一。此外驅動電路損壞也容易導致SC故障報警。安川在驅動電路的設計上，上橋使用了驅動光耦PC923，這是專用于驅動IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅動電路則是采用了光耦PC929，這是一款內部帶有放大電路，及檢測電路的光耦。此外電機抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負載發生故障而導致IGBT模塊的損壞如負載發生短路，堵轉等。其次驅動電路老化也有可能導致驅動波形失真，或驅動電壓波動太大而導致IGBT損壞,從而導致SC故障報警。
九、GF—接地故障
    接地故障也是平時會碰到的故障，在排除電機接地存在問題的原因外，最可能發生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環境因數的影響，工作點很容易發生飄移，導致GF報警。
十、限流運行
    在平時運行中我們可能會碰到變頻器提示電流極限。對于一般的變頻器在限流報警出現時不能正常平滑的工作，電壓(頻率)首先要降下來，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓(頻率)會再次上升，從而導致系統的不穩定。丹佛斯變頻器采用內部斜率控制，在不超過預定限流值的情況下尋找工作點，并控制電機平穩地運行在工作點，并將警告信號反饋客戶，依據警告信息我們再去檢查負載和電機是否有問題。

 

 

 

變頻控制柜設計時應注意的問題

變頻控制系統設計前，一定要了解系統配制，工作方式，環境，控制方式，客戶具體要求具體系統分新設計系統還是舊設備改造系統。
對舊設備改造，電氣工程師應該確切知道如下技術參數及要求。
1. 電機具體參數：a.出廠日期b. 廠商（國產， 進口）c.電機的額定電壓d.額定電流e.相數。
2. 電機的負載特性類型.
3. 工作制式。
4. 電機起動方式。
5. 工作環境。如現場的溫度、防護等級、電磁輻射等級、防爆等級、配電具體參數。
6. 變頻柜安裝位置到電機位置實際距離。（變頻柜到電機距離是非常重要的參數）
7. 變頻柜拖動電機的數量及方式。
8. 變頻柜與舊的電氣系統的切換關系。一般為Δ-Y啟動與變頻工作互為備用切換保護。
9.變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數及采樣地點。
10.變頻控制柜的控制方式，如手動/自動，本地/遠程，控制信號的量程,是否通訊組網。 
11.強電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號的隔離。
12.工作場合的供電質量，如防雷，浪涌，電磁輻射。
對新變頻系統，電氣工程師應該與機械工程師對傳動機械負載特性，深入了解，才能確電機類型，容量。根據電機機械負載特性，容量，選用變頻器的類型、容量。
目前，機械負載與電機轉矩特性有許多種類，常用有三種。
1． 恒轉矩負載。如傳送帶， 升降機等
用公式表式為 P=T*N/975 P-電機的功率 T-電機轉矩 N-電機轉速
對恒轉矩，系統設計應注意：
（1） 電機應選變頻器專用電機
（2） 變頻柜應加裝專用冷卻風扇
（3） 增大電機容量，降低負載特性
（4） 增大變頻器的容量
（5） 變頻器的容量與電機的容量關系應根據品牌，一般為1.1~1.5電機的容量。 
2． 平方轉矩負載。如風機，水泵類
用公式表式為 T=K1*N2 ，P=K2*N3 P-電機的功率 T-電機轉矩 N-電機轉速
一般，風機，水泵，采用變頻節能，理論與實際證明節能為40~50%左右，此類應用占變頻器應用30~40%左右。
對平方轉矩負載，系統設計應注意：
（1） 電機通常選異步交流電機。
（2） 根據環境需要，選電機防護等級和方式。
（3） 大于7.5KW變頻柜,應加裝通風散熱設施 
（4） 電機與變頻器容量關系。
關系系數 國外變頻器容量 國產變頻器容量 
國外變頻器容量相當國外電機容量 1.3-1.5電機容量 國產電機容量 1.5-2電機容量 
3． 恒功率負載。如卷揚機，機床主軸。  
公式：P=T*N/975=CONT。
一般達到特定速度段時，按恒轉矩，超過特定速度時，按恒功率運轉。
恒功率機械特性較復雜。
對于每個變頻控制柜，設計是整個系統重點，最能體現產品質量關鍵環節。對于變頻控制柜，電氣設計工程師應在如下設計方面入手。
1. 變頻控制系統的原理圖設計
2. 電路主路設計。
3. 電路控制路設計。包括常規控制電路，4. PLC控制接口電路，5. 變頻器聯網等。
6. 變頻控制柜的工藝設計。包括電氣工藝設計，7. 柜體板金工藝設計。
原理圖設計
根據以上所述的原理規則，參照變頻控制柜的原理圖，根據實際需要，畫出原理圖。
電路主路設計。按如下順序選擇主回路電器件。
（1） 確定機械負載特性：a.功率 b.扭矩 c.轉速
（2） 確定電機特性:a.額定電壓 b.額定功率 c.額定電流
（3） 根據以上條件和實際客戶的需要，對下列電器元件取舍:
a.TR-變壓器為可選項，根據電壓等級標準，選配。
b.FU-熔斷絲，一般要，選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類。
c.QA-空開，一般要選擇為1.2倍額定變頻器電流
d.KM-接觸器，必須要選擇為額定變頻器電流
e.LY-防雷浪涌器，最好要，特別雷暴多發區，以及交流電源尖峰浪涌多發場合，保護變頻系統免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。
f.DK-電抗器
電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來的不良影響，而濾波器的作用是抑制由變頻器帶來的無線電電波干擾，即電波噪聲。
有的變頻器內置電抗器，有的場合也可不裝電抗器。一般，多大功率變頻器配多大電抗器，變頻器廠商提供參數。選擇電抗器的參數，可由下面公式計算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-額定電壓 V
I-額定電流 A
F-最大頻率 HZ
LBI/ LBO 輸入輸出濾波器，一般應根據頻率進行配置
R-制動電阻 計算較復雜，應在變頻器柜制造商指導下配置。
電路控制回路設計，按電氣工程師知識及變頻器要求設計。但應注意：
（1） 輸入/輸出的弱電信號與PLC、儀表、傳感變送器一定采取信號隔離，否則控制系統信號混亂，系統不正常。
（2） 與PLC常規控制系統接口，一定加裝浪涌吸收器，控制電源應采用隔離變壓器， 進行電氣隔離。
變頻控制柜的工藝設計。
（1） 電氣工藝設計
電氣工程師變頻電路設計出來，下一步就是電氣工藝設計，包括：
a. 多大功率變頻器
b. 配什么類型電纜
c. 多大的線徑
d. 配多遠。一般可以查表格或計算。
e. 接地配線。
f. 抗干擾布線。是非常重要的,一般強電電纜用帶屏蔽電纜，電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上，也有的加裝屏蔽金屬環，抗干擾。
g. 進出線的電纜管接頭配置。
柜體板金工藝設計
應根據以下原則設計
1． 變頻器的環境
溫度：變頻器環境溫度為-10度-50度，一定要考慮通風散熱。
濕度：
震動：
氣體：有無暴炸，腐蝕性氣體
2． 柜體承載重量。
3． 運輸方便性。加裝吊裝掛鉤，4． 搬運安全。
5． 柜體的銘牌，6． 制造商的CI標識。
結論：一個質量較高的變頻控制柜，從設計，工藝，制作制造，運輸，包裝，是實際要求較高的產品，要求各個環節質量保障，才能作出較高質量和水平的控制柜。

                                                                                           編輯B