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        3. 变频器数控系统

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          变频器常见故障分析和处理

          日期:2021/5/27 10:24:52 点击:


          变频器的常见故障分析及处理

          .引起变频器故障的因素
          1.
          外部因素:环境、负载、外围电气控制设备
          2.
          内部因素:参数类、硬件类 变频器是由许多集成芯片、电子元器件电力电子器件等组成的 复杂装置,其结构大多采用单元化或模块形式。
          变频器的可靠性遵循着浴盆曲线的特性。为变频器的故障率与使用时间的关系曲线。浴盆型故障曲线由早期故障、随机故障和磨损故障三个阶段组成。
          早期故障是指变频器在安装调试和初期运行阶段,由于元件的某种缺陷或某种外部原因而发生的故障元器件经过器件制造厂家出厂检测,个别器件存在隐患和现场安装及初期运行时的误操作,致使这一期间变频器故障率较高。
          变频器投入正常使用后,在较长的一段时间内出现故障的情况明显减少,这时的故障可能是变频器内部某个器件发生突变性故障,也可能是由于使用环境差,使变频器内部进水或金属屑及灰尘、潮湿引起的故障。此时,故障偶然性强、较难预料,称为随机故障。一般来说,在开发设计阶段有针对性地增加零部件的额定余量,在使用阶段加强维护保养是解决偶发故障的主要手段。
          磨损故障是临近使用寿命后期发生的故障,其主要特征是随着时间的推移,故障率明显增加。为了延长变频器的使用寿命,需要对变频器进行定期的检查和保养,在预计零部件即将到达使用寿命时进行更换,做到有备无患。
          3
          ,参数设置类故障
          变频器在使用中,参数设置非常重要,如果参数设置不正确,参数不匹配,会导致变频器不工作、不能正常工作或频繁发生保护动作甚至损坏。一般变频器都做了出场设置,对每一个参数都有一个默认值,在工厂值参数下,是以面板操作方式运行的,有时面板操作不能满足传动系统的要求,要重新设置或修改参数,一般从以下几个方面进行。
          ○1
          确认电动机参数,变频器电动机参数中设定电动机的功率、电流、电压、转速、最大频率,一般变频器会自动辨识.设定的这些参数应与电动机铭牌中的数据一致,否则就会引起变频器不正常工作。
          ○2
          变频器控制方式的设定主要有频率(速度)控制、转矩控制、PID控制或其他控制方式。每一种控制方式都对应一组数据范围的设定,如果这些数据范围设定不正确,就会引起变频器不工作或不正常工作,或发生故障保护动作而跳闸,显示故障类型代码。
          ○3
          变频器的启动方式,在变频器出厂时设定为面板启动,可以根据实际情况选择用面板、外部端子、通信方式等几种,除面板启动外,其他需要与相对应的给定参数及控制端子匹配,否则就会引起变频器不工作、不正常工作或频繁发生保护动作甚至损坏。
          ○4
          频率给定参数的选择,一般变频器的频率给定也有多种方式,如面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通信方式给定等,可以选择其中一种或几种方式的组合。正确设置参数后,还要保证信号源工作正确,否则就会引起变频器不工作、不正常工作或频繁发生保护动作甚至损坏。
          .参数类、加减速时间、U/F补偿曲线、载波频率而引起的故障
          过电流和过载故障
          过电流和过载故障是变频器常见故障,发生过电流和过载故障的原因可以说是各种各样的,处理方法也是多方面的。
          1 过流保护
          过流保护通常是指出电动机过载以外引起的过电流。故障类型可分为加速过电流、减速过电流、运行过电流。
          ○1
          运行过流
          变频器在运行中出现过电流报警或跳闸时,首先判断故障是在何种情况下产生,如果变频器一上电就报过流故障且不能复位,应首先拆除电机,并将变频器参数恢复为出厂设定值,即重新为变频器合闸,如果仍然发生跳闸或过流报警,说明此时变频器存在短路的现象。产生短路现象的可能是逆变器的逆变桥直通,可能是整流桥损坏,也可能是逆变管损坏。解决方法是用万用表检测出故障元件,予以更换。
          如去掉电机不再跳闸或报警,则应检查从变频器到电机之间是否存在短路情况,监测电动机和电动机电缆相间或每相对地绝缘破坏,造成匝间或相间对地短路。
          ○2
          加、减速过电流
          变频器的过流报警不是出现在一上电,而是在电机加速过程中,也就是频率升到一定数值后出现的。检查步骤如下:
          A
          首先判断是否机械故障,即在变频器断电的情况下,人为地转动拖动系统的旋转部分,判断是否是机械卡死,如机械卡死应首先处理机械问题,然后再重新上电;
          B
          判断是否频率刚上升就报警,若无上述故障,检查系统是轻载还是重载,如果是轻载的话,可能由于转轨提升设置过大引起的,因为低频运行时,为了能带动较重的负载。常常需要进行转轨补偿(即提高U F比),U F 比设置大了,可导致磁路饱和,进入非线性区,励磁电流增加,从而增大了定子电流产生过流现象,解决的方发是减少U F值;如果是重载,可能是电机因为负载太大而带不动所致,应考虑提高U F值,以加电机转规,如电机仍带不动,则应增大传动比或增大电机容量;
          C
          判断是否在升速过程种报警。应确认是否因加速时间设置过短引起。此时电机转速跟不上给定频率的上升而产生过电流,解决方法为增加加速时间。如果升速时间不可以延长,则考虑是否允许增大电流限幅值,若电流限幅值不可以调整则只能增加传动比或增大容量。
          ○3
          其他可能的过流原因
          A
          由于电动即负载突变,引起大的冲击电流而电流保护动作。这类故障一般是暂时的,重新启动后就会恢复正常运行,如果经常会有负载突变的情况,应采取措施限制负载突变或者更换更大的容量的变频器,建议选用直接钜控制方式的变频器
          受电磁干扰的影响,电动机漏电流大,产生抽电流。抽电压,引起变频器后电流,过热和接地保护动作
          在电流计线圈和外壳之间。电动机电缆和大地之间纯在较大的寄生电容,通过寄生电容就会由高频漏电流流向大地引起过电流和过电压故障。
          2 过载保护
          3 电动机能够旋转,但负载转矩超过了电机的额定转矩,称为过载,在变频器系统中通常是由变频器的输出电流反映出来的及电流超过了额定值。对于电机而言,只要其闻声不超过额定温升,是允许短时间过载的。而对于变频器而言所指的过载保护能力通常只有1min,过载倍数为1.5倍,且只有在启动过程中由意义。过在故障包括变频器过载和电动机过载
          4 1电机过载
          5 检查电动机是否过温,如果电动机的温升过高,说明电机的负载过大导致电机发热,如果这种过载属于正常过载,首先 线考虑是否适当的加大转动比,以减少电动机轴上的负载转矩,如果能够加大则加大转动比。如果转动比无法加大,则应加大电动机的容量。
          6 变频器过载变频器过载保护参数是否合理。
          过压和欠压故障
          在电压型变频器种的过电压故障主要体现为直流母线过电压,其正常情况下,怒现电压的大小由正电流路形式和外加电压大小和负载情况决定。
          如果变频器采用单项供电,当变频器空载是,其直流母线电压约为交流输入相电压有效值的2倍即2u2,当变频器带负载运行是其电压ub1.2U2
          变频器而言他都有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围是很可能损坏变频器,常见的过点烟由两类正常运行过电压和减速过电压
          电机是否在刚商店过正常运行时过电压
          是否在电机减速或停机是发生过电压
          欠压
          欠压故障主要体现在三个方面,1个是交流电源的欠电压过缺电相,1个事故直流母线上的电压过低还有就是欠压检测电流过元件出现问题
          电源前电压过缺相
          直流电压过低
          过热故障
          变频器的过热故障由电动机过热故障过变频器过热故障两种,引起过热的原因也是由多方面的,一般地,电动机过热保护动作应检查电动机的散热和通风情况,变频器过热保护动作,应检查变频器的冷却风扇和通风情况。
          变频器过热
          一般来说,变频器产生过热故障的原因由以下几种
          1
          环境温度高
          2
          变频器通风不良
          3
          变频器风扇故障
          4
          功率模块的散热问题,变频器内的模块都有温度限制,动超过模块就会炸掉,所以在变频器散热铝板上安装温度检测电阻,动温度达到检测值是传到CPU板,从而产生报警信号,一保护模块的安全。
          5
          温度检测故障,由温度检测元件过检测电路出现问题产生的误报警信号
          2)电机过热
          采用变频器矿质的电机产生电机过热故障的原因,主要是以下几种
          1
          高次谐波引起电机的效率和功率因数变差,电机损耗增加,由于普通电机是按正常弦波电源制造的,当有高次谐波流过电动机绕组时,铜损增大,并引起附加损耗,从而引起绕组发热。变频器传动与工频电晕传动相比,电流约增加10%,温升约增加20%
          2
          电机低速运转,散热能力变差。
          3
          电压变化率du/dt增高,电机故障率增加。由于电机绕组匝间电压变化率du/dt很高,电机绕组的电压分布变得很不均匀,使绕组匝间短路的故障增加。

          引发变频器故障的内外因
          引发变频器故障的外部因素
          引发变频器故障的外部因素主要是由于使用哪个发放不正确或安装的环境不合理,容易引发变频器误动作或发生故障。在变频器调速系统发生故障时,应分析故障现象及起的原因,首先应确定变频器的故障范围。
          1 外部的电磁感应干扰
          2 变频器的工作环境
           变频器若安装在振动冲击较大的场合
           变频器若安装在潮湿
           变频器的安装环境应具有良好的通风条件
          3 供电电源
          变频器供电电源异常表现的形式由缺相 电压波动及瞬间停电,有时几种异常形式可同时出现
          缺相
          电压波动
          4 感应雷电和 操作过电压
          5 电压高次谐波
          6 震动 噪声


           


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