電鏟ACS800 變頻器常見故障分析

潘 峰

(太原重工股份有限公司，山西 太原 030024)

使用DTC(直接轉(zhuǎn)矩控制)技術(shù)進行變頻調(diào)速的ACS800 系列變頻器近年來在世界范圍內(nèi)被越來越多的用戶選擇與肯定，這種有別于矢量控制的全新控制技術(shù)在快速響應以及控制精度上處于領先地位。

WK 系列電鏟采用ACS800 變頻器進行調(diào)速控制，是DTC 控制技術(shù)全球首次進入重裝備行業(yè)，彌補了相應的市場空白。鑒于這種控制技術(shù)在重裝備行業(yè)的使用中尚無先例，其變頻器產(chǎn)生的故障往往會對電鏟用戶及維護人員產(chǎn)生困擾，針對此下面就WK 系列電鏟使用ACS800 系列變頻器的常見故障進行描述分析。

1 常見故障分析

1.1 2330-接地故障或模塊電流不平衡

接地電網(wǎng)中的接地故障，內(nèi)部電流互感器的電流和過大。

此故障雖然報警時顯現(xiàn)于ISU 整流單元的面板上，但接地故障的原因卻不局限于整流單元。LCL 濾波器、整流器、直流回路、逆變器、電機電纜或電機出現(xiàn)接地故障，或并聯(lián)的逆變模塊電流不平衡都有可能會報2330 EARTH FAULT。

處理接地故障時不能只著眼于整流單元要全盤考慮。例如:在某礦報接地故障時故障就發(fā)生于制動單元的電阻電纜，在長時間使用后制動單元的電纜表皮磨損接地。某礦電機編碼器的屏蔽層與電機電纜接頭相接，導致接地故障。整個電鏟都是一個系統(tǒng)，遇到接地故障時一定要全面考慮，不光是變頻器內(nèi)部，還有可能是其他機構(gòu)接地導致。例如:在某礦報接地故障時故障發(fā)生原因為逆變機構(gòu)電機的速度編碼器屏蔽層未能固定可靠與電機三相電源接觸，因屏蔽層雙端接地導致變頻柜接地繼電器報接地故障。

1.2 3210-直流母線電壓過高

遇見此故障需檢查外部供電電壓是否正常，檢查逆變器相關參數(shù)(如:加減速時間等)是否在合理范圍內(nèi)，檢查制動單元和制動電阻是否正常。

1.3 CHARGING FLT-直流母線欠壓

由于電源缺相，熔斷器燒斷或整流器內(nèi)部故障，導致中間直流母線欠壓。

首先檢查供電電源是否有故障或是熔斷器、斷路器有故障。其次檢查電源電壓，一般礦上的供電網(wǎng)絡都不太穩(wěn)定，由于電網(wǎng)掛載設備較多，電壓突然拉低的狀況時有發(fā)生。建議將變壓器二次側(cè)輸出電壓調(diào)整至略高于690 V 的檔位。然后檢查欠壓限幅值是否太小(30.12)。

對于使用二極管整流(無電網(wǎng)回饋、非四象限)的電鏟還需要檢查逆變器的相關設定參數(shù)是否正常。使用IGBT 的ISU 整流單元為四象限整流可回饋性整流單元，直流母線電壓由參數(shù)設定基本保持穩(wěn)定。

1.4 2310-輸出電流超過限幅值

報2310 故障，首先查看負載狀況，是否超出設計范圍。其次檢查逆變器加速時間，是否設定的時間過短。再次檢查電機和電機電纜，是否有接地或短路故障，相序是否正確等等，還有集電環(huán)等相關位置是否接地。最后檢查電機速度編碼器及其接線，是否有干擾或破損。

某礦曾報2310 故障，檢查發(fā)現(xiàn)集電環(huán)刷架偏移，導致電機電纜接地。

1.5 7301-電機編碼器故障

脈沖編碼器和脈沖編碼器接口模塊之間的通訊，或模塊和傳動單元之間的通訊出現(xiàn)故障。

可能的原因有很多，如:電纜松動、短路或破損、通信超時、脈沖編碼器模塊不完整或是內(nèi)部計算速度與實際測量速度相差太大等等。所以檢查時要注意光纖和編碼器電纜是否正常，檢查是否有較強的干擾源，檢查編碼器接線，是否A、B 通道接反了，檢查編碼器脈沖數(shù)是否設置正確等等。

某礦曾出現(xiàn)編碼器電源線破損后短路報故障7301，將電纜破損處理后恢復正常。在實際使用時發(fā)現(xiàn)ACS800 系列變頻器的電機編碼器回路比較容易受到干擾，所以屏蔽層必須可靠接地且在安裝時盡量遠離各類干擾源。

1.6 7121-電機堵轉(zhuǎn)故障

7121 MOTOR STALL 故障原因可能是過載或是電機功率不足。堵轉(zhuǎn)時間設置太短，電機抱閘未能完全打開以及編碼器松動或脫落等等。

出現(xiàn)故障后應先檢查負載是否超出設計范圍，檢查堵轉(zhuǎn)時間設定是否在合理范圍，檢查電機抱閘是否完全打開以及檢查編碼器的狀況是否良好。

檢查編碼器時可以先將控制方式設定為開環(huán)，如果系統(tǒng)正常則可以判定編碼器回路有問題。如改為開環(huán)后系統(tǒng)仍然有問題，則可以判定不是編碼器回路的故障。在實際使用時一定要注意礦方提供的采掘面的松軟程度，在國外某礦因為天氣極度嚴寒且不使用炸藥松動，采掘面極其堅硬導致電鏟無法正常工作?，F(xiàn)場采掘面是否過于堅硬可以觀察電鏟逆變器電流是否達到上限，若電流頻繁沖擊上限建議更換作業(yè)面。

1.7 4310-過溫故障

4310 MOTOR TEMP 故障原因可能是過載、電機功率不足或是冷卻不充分導致。

一般來說先檢查冷卻風機的運行狀況，鑒于電鏟的實際運行溫度較高且灰塵較大，模塊風機的損壞率相對一般工廠環(huán)境要高許多，經(jīng)常性出現(xiàn)風機損壞后逆變器報4310 故障，更換后恢復正常。對于這種狀況現(xiàn)場應加強防塵及清理工作，定時點檢。

1.8 整流單元無法啟動

關于整流單元無法啟動其實原因有很多。處理方法為:先將變頻柜啟動方式改為本地啟動(控制柜內(nèi)部開關F81打至OFF 擋)，再一次啟動后如果能正常啟動的話則說明外圍(PLC 控制部分及電路)有故障，需檢查PLC 程序內(nèi)部相關變頻器啟動條件是否都達到了啟動要求。若是本地啟動也無法正常啟動，則說明整流柜啟動部分有故障存在，需處理。

若是變頻器的問題導致無法啟動，則首先應該檢查柜門上的電氣分斷開關和電氣停止開關是否處于斷開狀態(tài)或是輔助觸點損壞。其次檢查安全繼電器是否正常。某礦曾經(jīng)出現(xiàn)過安全繼電器損壞的先例。鑒于安全繼電器有一定的保護作用，所以建議損壞時及時更換再使用。但若是緊急狀況下，可以使用普通繼電器或是接觸器短時間替換使用。再次檢查柜內(nèi)元件是否正常，例如風機開關、熱繼電器保護、預充電電阻等等是否正常，因為相應元件的輔助觸點都串在了啟動回路里。最后檢查主接觸器的好壞。某礦曾出現(xiàn)過主接觸器的線圈無法正常吸合。

1.9 整流單元無法關停

出現(xiàn)此故障的話檢查主接觸器的分離線圈，某礦曾出現(xiàn)過分離線圈損壞的先例。

2 總結(jié)

本文列舉的故障雖然是WK 系列電鏟的常見故障，但也可用于其他系統(tǒng)的維修與維護工作。這些故障是我在工作中遇到的常見故障，還有許多其他故障就不一一列舉了。望廣大電鏟用戶和維修人員能夠從中借鑒，找到檢查故障原因的方法和思路。由于水平有限，文中的不足和錯誤請給予批評與諒解。

［1］苗根蟬，劉曉星.WK-35 電鏟的電氣故障類型與自診斷系統(tǒng)［J］.機械工程與自動化，2010(6) ：125－127.

［2］張燕賓.SPWM 變頻調(diào)速應用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.