1、逐步缩小法
所谓逐步缩小法,就是通过对故障现象进行分析、对测量参数做出判断,把故障产生的范围一步一步地缩小,最后落实到故障产生的具体电路或元器件上。它实质上是一个肯定、否定、再肯定、再否定,最后做到肯定(判定)的判断过程。例如一台变频器通电后,发现操作盘上无显示。首先判断肯定是无直流供电(可用万用表测量其直流电源电压),进一步检查,发现高压指示灯是亮的(测量PN电压进一步证实),否定主回路高压电路的故障,肯定了开关电源中给操作盘供电的一路电源有问题。测该路电源的交流电压正常,无直流输出,又无短路现象,就可以断定是该电源电路的整流管损坏。这个例子采用的是典型的逐步缩小法。它的整个过程就是通过分析和参数测量,判断、肯定、否定几个回合,最后确定是整流管损坏。
2、顺藤摸瓜法
所谓顺藤摸瓜法就是根据变频器工作原理,顺着故障现场,沿着信号通路,逐步深入,直达故障发生点,最终寻找到故障产生部位的一种方法。例如一台变频器输出电压三相不平衡。这种故障显然是由2种可能性造成的。一种可能是逆变桥内6个单元中至少有1个单元损坏(开路),另一种可能是6组驱动信号中至少有1组损坏。假设已确定有1个逆变单元无驱动信号,进一步确定驱动电路中故障的产生部位,可采用顺藤摸瓜法来寻找。具体到这个例子,可从上而下地查,即从驱动信号的源头,也就是CPU的输出端起往下查。
CPU输出有信号时检查光耦输入端有无信号,若无信号,则CPU到光耦输入端有断线现象。若有信号,则要检查光耦输出端,查看光耦输出端有无信号。若无信号,则表明光耦损坏。若有信号,则再检查放大电路的输入端和输出端,若输入端有信号而输出端无信号,则表明故障产生在放大电路,或放大管或相关元器件损坏。然后进一步落实就很容易了。
当然也可以从下向上来查,即从驱动信号输出端开始,也就是逆变器件的控制端往上查。逆变器件控制端无驱动信号,检查放大电路的输出端,有信号则表明放大电路与逆变器件控制端有断电现象。diangon、com若无信号则再检查放大电路的输入端,输入端有信号则表明放大管或相关元器件损坏,若仍无信号此时检查光耦输出端看看有无信号。若有信号,则放大电路输入端与光耦输出端有断线现象。若无信号则继续向上检查光耦输入端看看有无信号。若此时有信号,则表明可能是光耦损害或输出端电源不正常。若光耦输入端无信号而CPU输出端有信号,则CPU与光耦输入端之间有断线现象,或光耦输入端直流电源不正常。
3、直接切入法
所谓直接切入法,就是根据故障现象直接判断故障位置,更换故障元器件,快速排出故障。对于基本原理、各电路工作原理和作用、各元器件的作用等理论方面掌握的比较扎实又有丰富的修理经验、修理水平较高的人员,通常采用直接切入法。另外,对于一些比较典型的故障也可以采用直接切入法来处理。例如一台安川616PC5型变频器接通电源后,操作盘上无任何显示,但高压指示灯亮,且其它低压直流供电正常。根据工作原理我们判断,这种现象说明开关电源电路工作正常,只是提供给操作盘电源这一路。根据开关电源部分电路图,我们确定为电源侧有短路现象,怀疑可能是滤波电容器老化损坏导致电源侧短路,直接更换新电容,短路现象消除。接通变频器电源,发现这一路仍无直流电压,结合原理分析,疑为整流二极管损坏开路,更换整流二极管后,这一路直流电压正常,变频器恢复正常。
如果维修人员对变频器各部分的原理很熟悉,根据此台变频器无显示故障,直接就可以判断出来这是由于提供给操作盘的低压直流供电这路电源出了问题。然后再确定是由于滤波电容老化损坏短路,引起过电流,引起过电流,又将整流二极管损坏断路,导致操作盘无直流供电,出现无任何显示故障。
4、电位、电压分析法
在不同的状态下,变频器各部分电路中各点都具有不同的电位分布,因此,可以通过测量和分析电路中某些点的电位及其分布,确定电路故障的类型和部位。实际上当电路中存在故障时,电路中各点的电位必将发生变化,据此,可以判断出电路的故障点。另外阻抗的变化造成了电流的变化,电位的变化也造成了电压的变化,因此,也可采用电流分析法和电压分析法确定电路故障。
5、菜单法
即根据故障现象和特征,将可能引起这种故障的各种原因顺序罗列出来,然后一个个地查找和验证,直到确诊出真正的故障原因和故障部位。此法比较适合初学者使用,此处不再详加赘述。
首先我们要知道不是在任何情况下都能正常使用,因此用户有必要对负载、环境要求和变频器有更多了解。共分为七个注意的地方:
1、长期低速动转,由于电机发热量较高,风扇冷却能力降低,因此必须采用加大减速比的方式或改用6级电机,使电机运转在较高频率附近。
2、变频器安装地点必需符合标准环境的要求,否则易引起故障或缩短使用寿命;变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50米,若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。
3、负载类型和变频器的选择:所带动的负载不一样,对变频器的要求也不一样。
4、风机和水泵是最普通的负载:对变频器的要求较为简单,只要变频器容量等于电动机容量即可(空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量)。
5、起重机类负载:这类负载的特点是启动时冲击很大,因此要求变频器有一定余量。同时,在重物下放肘,会有能量回馈,因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
6、不均行负载:有的负载有时轻,有时重,此时应按照重负载的情况来选择变频器容量,例如轧钢机械、粉碎机械、搅拌机等。
7、大惯性负载:如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑,此类负载惯性很大,因此启动时可能会振荡,电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动,避免振荡。配合制动单元消除回馈电能。
使用方法不正确或设置环境不合理,将容易造成误动作及发生故障,或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然,事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。那么今天我们的主角就是变频器,以下是关于变频器使用:
外部的电磁感应干扰
如果变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或线侵入变频器的内部,引起控制回路误动作,造成工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要,但由于受装置成本限制,在外部采取噪声抑制措施,消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法:变频器周围所有、的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置,如RC吸收器;尽量缩短控制回路的配线距离,并使其与主线路分离;指定采用屏蔽线回路,须按规定进行,若线路较长,应采用合理的中继方式;变频器接地端子应按规定进行,不能同电焊、动力接地混用;变频器输入端安装噪声滤波器,避免由电源进线引入干扰。
安装环境
变频器属于器件装置,在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下,若确实无法满足这些要求,必须尽量采用相应抑制措施:振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因,对于振动冲击较大的场合,应采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路,作为防范措施,应对控制板进行防腐防尘处理,并采用封闭式结构;温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素,特别是半导体器件,应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
除上述3点外,定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合,为防止微处理器因温度过低不能正常工作,应采取设置空间加热器等必要措施。
电源异常
电源异常表现为各种形式,但大致分以下3种,即缺相、低电压、停电,有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的,有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外,有些电网或自行发电单位,也会出现频率波动,并且这些现象有时在短时间内重复出现,为保证设备的正常运行,对变频器供电电源也提出相应要求。
如果附近有直接起动和电磁炉等设备,为防止这些设备投入时造成的电压降低,应和变频器供电系统分离,减小相互影响;对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合,除选择合适价格的变频器外,还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式,当电压回复后,通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流;对于要求必须量需运行的设备,要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。
输入及使用单相控制电源的变频器,虽然在缺相状态也能继续工作,但整流器中个别器件电流过大及器的脉冲电流过大,若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响,应及早检查处理。
雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外,当电源系统一次侧带有真空时,短路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧断开时,通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。
为防止因冲击电压造成过电压损坏,通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件,保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时,应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器,因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。
过去的晶体管变频器主要有以下缺点:容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展,变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能,大幅度提高了变频器的可靠性。
如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”,其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因,将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算,计算出当前时刻所需要的转矩,迅速对输出电压进行修正和补偿,以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。
此外,由于变频器的软件开发更加完善,可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施,并使故障化解后仍能保持继续运行,例如:对自由停车过程中的电机进行再起动;对内部故障自动复位并保持连续运行;负载转矩过大时能自动调整运行曲线,避免Trip;能够对机械系统的异常转矩进行检测。