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变频器论文
变频器的维修与维护
变频器的维修与维护
内容摘要:
变频器作为近些年迅速崛起的节能设备,受到各行各业更加广泛的关注和应用。
变频器主要用于对交流电动机(异步电机或同步电机)转速的调节,除了具有显著的节能作用之外,变频器还有卓越的调速性能。
变频器能够保护附属电气设备,还可以避免直接启动给机械设备造成的冲击引起的机械故障,是理想的调速和控制装置。
在实际应用中,我们已经看到变频器的节能效果明显,应用变频器节能特点的同时,还可以充分利用它的控制特性。
在中转站中,应用变频器的控制性能使液位在要求的范围内波动,使含水符合要求,达到实际的生产需要;在污水站中,应用变频器实现对反冲洗强度和时间的控制,使反冲洗更加精确、节约。
变频器给我们的生产带来了很大的帮助,不但节省了能源,而且还降低了现场工人的劳动强度。
但变频器本身也是电气设备,需要维修和日常的维护。
文中第一部分谈的是变频器的主要结构,从结构中我们可以分析出那些是容易损坏的。
然后的三个部分是我们在维修中总结的对变频器维修和维护的认识:
变频器常见的故障;变频器的维修;变频器的维护。
关键词:
变频器维修维护IGBT
一、变频器的基本结构
变频器作为能够改变输出频率的设备,基本的结构有:
整流器件部分、直流部分和逆变器件(IGBT)部分。
基本结构示意图如下:
1、整流器件部分
作为变频器与三相交流电直接相连的部分,整流器件通过二极管搭成全桥整流电路实现对三相交流电的整流,把三相交流电变成直流电。
2、直流部分
直流部分是变频器的信号控制部分。
整流器件把三相电变成直流电后,直流电部分取出所需的电压,带动驱动电路、检测电路和CPU控制器。
驱动电路用来实现逆变器件的驱动,检测电路用来实现对温度、电流和电压的检测,CPU控制器实现判断和控制功能。
3、逆变器件部分
逆变器是能把直流电变成频率可调的交流电的器件。
通过逆变器的驱动电路实现对逆变器的驱动,从变频器输出的电就变成了电压为380V,频率可调的交流电,驱动电机完成预想的控制工作。
以上的三个部分是变频器中都有的,只不过不同品牌的变频器实现的方式不一样。
实际的维修中我们注意到,如果电网发生波动,首先受到冲击的是变频器中的整流器件;如果直流控制板有故障,也可以影响到整流器件,所以在维修中整流器件的故障率相对多一些。
其次故障来自于逆变器件,由于逆变器件长时间处于频率变化的环境,对于组成逆变器件的元器件来说是一个冲击,容易导致期间老化,故很多变频器能够送上电,但无法带动电机。
再次就是直流部分的故障,主要原因在于直流部分的器件长时间处于灰尘和高温下,加速了器件的老化,有些器件不能达到使用要求,有些则直接损坏,导致变频器无法使用。
二、变频器常见的故障
在维修变频器的同时我们不断分析和总结,现将常见故障列举如下:
过载故障:
过载故障包括变频过载和电机过载。
变频器过载:
常常由于加速时间太短、直流制动量过大或电网电压太低等原因引起的。
一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等解决故障。
2)电机过载:
由于变频器功率过小、电机负载过重、电机所带设备润滑不好或管线管径过小压力过大等引起的。
变频器功率过小不能带动电机,则需要更换变频器适应电机;电机负载过重可能是因为电机所带设备机械润滑不好引起的,润滑设备使其能够正常运行;管径过小可能是由于有异物进入管线或粘稠液体使管径变小,结果压力过大,变频器无法带动电机。
实际中,我们在注入站遇到注聚泵的齿轮润滑不好,导致变频器不能带动电机,报过载故障。
处理注聚泵后,变频器能够正常启动。
2、欠压、过压故障:
当电压过小或过大时,变频器的检测器件会自动保护变频器,变频器会停止工作。
欠压、过压故障主要是因为外部电源的故障引起的,也有少数故障是检测电路损坏引起的。
遇到欠压、过压故障时,先检查检测电路是否完好,然后再对外部电源进行检查。
3、过流故障:
当电流过大时变频器启动过流保护,变频器停止工作。
一般可从外部电器和变频器本身分析过流故障。
外部电器:
1)电机负载突变,引起的冲击过大造成过流。
2)电机和电机电缆相间或每相对地的绝缘破坏,造成匝间或相间对地短路,因而导致过流。
3)当装有测速编码器时,速度反馈信号丢失或非正常时,也会引起过流,这时需要检查编码器和其电缆。
变频器本身的原因:
1)参数设定问题:
例如加速时间太短,PID调节器的比例P、积分时间I参数不合理,超调过大,造成变频器输出电流振荡。
2)变频器硬件问题:
A、电流互感器损坏,其现象表现为:
变频器主回路送电,当变频器未起动时,有电流显示且电流在变化,这样可判断互感器已损坏。
B、主电路接口板电流、电压检测通道被损坏,也会出现过流。
可能原因有:
电路板上有导电颗粒造成电路板静电损坏、腐蚀性物质使电路板受到腐蚀、接地不良使得电路板零伏受干扰、连接插件不牢等。
维修中,遇到过流故障,我们先用钳型电流表测量变频器输出的电流。
看输出电流是否平衡,如果输出不平衡,说明变频器内部器件有问题。
4、外围电路损坏:
在维修中发现,一些问题并不是变频器本省的问题,往往由于外围电路故障引起变频器不能正常使用。
经过总结发现,继电器和交流接触器的故障占外围电路故障的大部分。
在对变频器本身进行维修时,还要对其外围电路进行检查,同时也要对现场电机、泵等进行实地观察。
三、变频器的维修
根据变频器出现的故障,我们可以初步判断变频器那里出现损坏。
在维修中,我们把维修分成:
外围器件维修和变频器本身维修。
1)外围器件维修
外围器件维修时,先检查与变频器相连的交流接触器、开关、按钮和电能表等,看看这些器件能不能正常工作;测量与变频器相关的触点是否接触良好;接入变频器的三相电有无短路或虚接的情况。
外围器件维修时要特别注意线路的虚接问题。
如果线路虚接,启动变频器时可能不能启动,情况严重的可能损坏变频器本身。
2)变频器本身维修
前面谈过变频器的基本结构,下面的图是变频器的典型结构:
遇到损坏的变频器时,先使用万用表初步检查整流模块和逆变模块是否完好。
如果整流模块损坏,在以后的维修中就要注意各种板卡是否有损坏;如果逆变模块损坏,就要检查驱动板卡是否完好。
(1)逆变模块(IGBT)的检测
在进一步的检查中,检测逆变模块的检测是重点之一。
下面是检测逆变模块好坏的方法。
将万用表拨到R10K档,用黑表笔接IGBT的集电极,红表笔接IGBT的发射极,此时万用表的指针在零位。
用手指同时触及一下栅极和集电极,这时IBGT被触发导通,万用表的指针摆向阻值较小的方向,并能站住指示在某一位置。
然后再用手指同时触及一下栅极和发射极,这时IGBT被阻断,万用表指针回零。
这样可判定IGBT是好的。
(2)驱动板的检测
首先,通过观察看看有没有明显的损坏,尤其是电容和模块。
如果没有明晰那损坏,则要给驱动板供电进行测量。
在驱动板上,六路驱动电路与六路逆变桥臂对应。
在给驱动板送电后,可以在相应的地方量到对应电压值。
由于变频器内部是500V左右的直流电,我们利用两只变压器的整流桥自制了驱动电源,确定驱动板的正负极后,接上电源。
驱动板送电后,在相应的接口可以量到12V和24V,在六路的驱动电路上可以量到电压。
如果驱动板上有问题,通过测量电压可以判断哪些器件损坏,这样可以予以更换。
(3)检测器件的检查
确定驱动板没有问题后,把驱动板装到机器上,带电机试一下。
如果检测器件损坏,则会有报警出现,这样就可以更换检测器件。
四、变频器的维护
实际工作中,完成维修任务的同时,我们还对变频器系统的维护进行了总结。
六、参考文献
[1]吕汀,石红梅.编.《变频技术原理与应用》.机械工业出版社.
[2]王廷才.主编.《变频器原理及应用》.机械工业出版社.
[3]何超.主编.《交流变频调速技术》.北京航空航天大学出版社.
[4]孟晓芳,李策,王钰.等编.《西门子系列变频器及其工程应用》.机械工业出版社
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