變頻器常見故障和改善措施研究

楊雄

摘要：變頻器是一種重要的電氣設(shè)備，通過改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，有利于提高電氣設(shè)備的控制精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)和控制活動(dòng)中發(fā)揮著重要的應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)變頻器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理進(jìn)行了分析，并探討了變頻器常見故障及改善措施。

關(guān)鍵詞：變頻器；常見故障；改善措施

引言

伴隨社會(huì)整體不斷進(jìn)步，我國(guó)科技水平得到明顯提升，變頻技術(shù)也日益完善成熟，越來(lái)越多的變頻設(shè)備被應(yīng)用在各行業(yè)中?，F(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展越來(lái)越趨向于自動(dòng)化控制，而自動(dòng)化控制又離不開變頻器控制，所以隨著變頻器技術(shù)的日趨完善和成熟，現(xiàn)在很多企業(yè)已經(jīng)把變頻器引用到了生產(chǎn)和控制操作中。雖然變頻器具有功能強(qiáng)大、可行性強(qiáng)以及完善的檢測(cè)保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于工作人員對(duì)變頻器存在使用不當(dāng)、操作有誤、維護(hù)不及時(shí)等諸多因素，還是經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種故障。相關(guān)工作人員要快速準(zhǔn)確地判斷出變頻器各種故障，并根據(jù)不同情況采取及時(shí)的、正確的維護(hù)對(duì)策，進(jìn)而促進(jìn)各種生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

1變頻器簡(jiǎn)介

1.1基本結(jié)構(gòu)

變頻器是由眾多的半導(dǎo)體電子元件、電力電子元件和電器元件組成的復(fù)雜裝置，其結(jié)構(gòu)多采用單元化或模塊化形式，如圖1所示。變頻器由主回路、邏輯控制回路、電源回路、IPM驅(qū)動(dòng)及保護(hù)回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。由于變頻器電路板多采用SMT表面貼裝技術(shù)，在變頻器故障診斷中，因檢測(cè)儀器、技術(shù)資料及技術(shù)水平等因素，在工程上一般只限于根據(jù)故障情況找出故障的單元或模塊，即只做單元級(jí)或板級(jí)變頻器內(nèi)的控制電路框圖檢查維修。

1.2技術(shù)原理

變頻技術(shù)的基本原理就是通過調(diào)整電源的頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。交流電動(dòng)機(jī)主要包括同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：

；其中 ，式中n表示轉(zhuǎn)子速度，n0表示電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，s表示轉(zhuǎn)差率，表示電源頻率，p表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，通過公式可以發(fā)現(xiàn)，電源頻率、極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率三個(gè)方面的改變可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，其中變頻調(diào)速是最穩(wěn)定和簡(jiǎn)單的調(diào)速技術(shù)，這就需要發(fā)揮變頻器的變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中，變頻器主要采用VVVF控制方式，即保持電壓和頻率的比例系數(shù)不變，即改變電源頻率的同時(shí)，對(duì)輸出電壓進(jìn)行有效控制，這種變頻調(diào)速技術(shù)叫做恒U/f控制。

2變頻器常見故障分析及處理

2.1控制電路故障

控制電路故障主要包括主控制電路板、開關(guān)電源板、功率變換器、濾波電容等方面的故障。該故障主要表現(xiàn)為+5V、+12V直流開關(guān)電源電路燒壞、整流橋?yàn)V波電容擊穿、中間直流回路故障、功率變換器因過熱燒壞、控制電路板輸出繼電器燒壞、驅(qū)動(dòng)電路故障、充放電電路故障等。針對(duì)變頻器整流模塊損壞，可以更換整流模塊，要求其在與散熱片接觸的面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅脂，再緊固安裝螺絲。如果沒有同型號(hào)整流模塊時(shí)，可用同容量的其他類型的整流模塊代替。

2.2過壓欠壓故障

每個(gè)變頻器在工作中都存在一個(gè)固定額度的電壓工作范圍，一旦變頻器工作電壓超出這個(gè)固定的范圍，那么很容易導(dǎo)致變頻器的損壞，同時(shí)變壓器也將體現(xiàn)相應(yīng)的故障代碼。針對(duì)過壓故障，首先要排除由于參數(shù)問題而導(dǎo)致的故障，例如：減速時(shí)間過短，以及由于再生負(fù)載而導(dǎo)致的過壓等，然后，檢查電壓檢測(cè)電路是否出現(xiàn)了故障。出現(xiàn)欠壓故障時(shí)，可以先看一下輸入端電壓是否偏低、缺相，然后看一下電壓檢測(cè)電路故障。電壓類故障可以通過對(duì)時(shí)間設(shè)定的減速或是轉(zhuǎn)矩功能的設(shè)定，將問題進(jìn)行有效的解決。

2.3溫度過高故障

變頻器對(duì)散熱有著較高的要求，由于變頻器溫度較高、風(fēng)機(jī)損壞、溫度傳感器性能不良或者電機(jī)過熱等原因會(huì)經(jīng)常性的造成變頻器過熱繼而出現(xiàn)故障。一般來(lái)講，變頻器通常會(huì)在內(nèi)部對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行安裝，并利用垂直安裝的方法來(lái)對(duì)冷卻循環(huán)效果進(jìn)行確保，保證空氣能夠從下向上進(jìn)行流通。在實(shí)際的使用過程當(dāng)中，工作人員還應(yīng)當(dāng)對(duì)變頻器的冷卻風(fēng)扇進(jìn)行定期的檢查，并保證其具有一定的溫度控制，如果沒有溫度控制系統(tǒng)，則應(yīng)該使得冷卻風(fēng)扇能夠與變頻器進(jìn)行工作聯(lián)動(dòng)。

2.4參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

該故障主要發(fā)生在注聚泵用低壓變頻器，故障主要表現(xiàn)為起動(dòng)時(shí)并不立即跳閘，運(yùn)行過程中跳閘?？赡茉蛴校罕霉ぷ鳡顟B(tài)不穩(wěn)定；設(shè)備負(fù)荷若水泵管線等壓力過大；升速時(shí)間設(shè)定太短；減速時(shí)間設(shè)定太短；矩補(bǔ)償設(shè)定較大；引起低速時(shí)空載電流過大；設(shè)備的電子熱繼電器整定值不合理，動(dòng)作電流值設(shè)定得偏小引起誤動(dòng)作。針對(duì)這一故障的預(yù)防措施及解決辦法：根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)對(duì)變頻器的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使各類參數(shù)能夠滿足生產(chǎn)要求。

3變頻器改善措施

3.1做好運(yùn)行監(jiān)測(cè)

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中可以安排工作人員將變頻器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以在變頻器正常運(yùn)行時(shí)或者在不拆卸其蓋板的前提下對(duì)變頻器進(jìn)行通電和啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，對(duì)變頻器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用以排查各種異常情況。工作人員要檢查并記錄記錄運(yùn)行中的變頻器輸出三相電壓和三相輸出電流，并注意比較它們之間的平衡度，另外檢查記錄環(huán)境溫度，變頻器運(yùn)行溫度，察看變頻器有無(wú)震動(dòng)、異響，風(fēng)扇是否正常等，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，做好變頻器的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。工作人員將變頻器輸出頻率、輸出電壓電流以及散熱器溫度等參數(shù)每天進(jìn)行詳細(xì)記錄并與正常數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，這樣做可以將故障消除在隱患階段。如果故障已經(jīng)出現(xiàn)，也需要對(duì)故障代碼以及故障時(shí)變頻器的運(yùn)行工況進(jìn)行詳細(xì)記錄，為以后的維修工作提供參考。

3.2加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)

相關(guān)運(yùn)行維護(hù)人員必須做到變頻器每季度保養(yǎng)一次，條件差的做到每月保養(yǎng)一次，對(duì)變頻器內(nèi)部的積灰、臟物等進(jìn)行徹底清理。使將變頻器保持清潔，操作面板清潔光亮；日常保養(yǎng)也要認(rèn)真檢查容易受損的元器件是否異常，各連接線和插件是否連接緊密，變頻器是否有異常氣味等。認(rèn)真填寫檢查記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)。在除污的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器，察看有無(wú)發(fā)熱變色部位，電阻有無(wú)開裂現(xiàn)象，電解電容有無(wú)膨脹漏液、防爆孔突出等現(xiàn)象，PCB板是否異常，有無(wú)發(fā)熱變色部位，保養(yǎng)結(jié)束后，一定要進(jìn)行試機(jī)，確保變頻器工作正常。此外，每半月檢查記錄運(yùn)行中的變頻器輸出三相電壓和三相輸出電流，并注意比較它們之間的平衡度，另外檢查記錄環(huán)境溫度，變頻器運(yùn)行溫度，察看變頻器有無(wú)震動(dòng)、異響，風(fēng)扇是否正常等，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、比較和分析，做好變頻器的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，變頻器的應(yīng)用給大型設(shè)備的調(diào)速、節(jié)約電能等帶來(lái)很大便利，提升了企業(yè)的安全生產(chǎn)水平。變頻器的正常運(yùn)行需滿足一定的工作環(huán)境，管理和維護(hù)方面的不當(dāng)導(dǎo)致一些故障發(fā)生后不能及時(shí)處理。因此，必須重視變頻器維護(hù)工作，保證變頻器工作的穩(wěn)定性及安全性，促進(jìn)企業(yè)各項(xiàng)工作運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱立龍.對(duì)變頻器常見故障及解決方案的研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，（19）：125-126.

[2]蔣勇.工業(yè)變頻器常見故障分析與處理[J].機(jī)電信息，2011，（33）：103+105.endprint