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變頻器基本故障排除的方法
作者:李洋 日期:2020年06月19日 來源:技術部 瀏覽: 次

內容導讀:數字,固態,變頻器(VFD)可以成為維護流程的強大工具,可通過使用診斷來解決驅動器性能問題并對相關流程進行故障排除。了解VFD如何與流程相互作用可以幫助您提高整體生產和產品質量。

數字,固態,變頻器(VFD)可以成為維護流程的強大工具,可通過使用診斷來解決驅動器性能問題并對相關流程進行故障排除。了解VFD如何與流程相互作用可以幫助您提高整體生產和產品質量。

變頻器并非絕對可靠; 有時他們需要修理或更換。變頻器通常是流程變更或應用程序問題的第一個指標。

許多變頻器使用LCDLED顯示器進行通信,或通過開放式互鎖或故障指示進行通信。在大多數應用中,變頻器與操作員控制,過程控制信號和PLC交互。當實際問題與過程有關時,變頻器與這些外部控件之間的交互問題可能看起來是一個驅動問題。與機器操作員討論過程和驅動器癥狀通常可以幫助確定問題區域(參見側欄與機器操作員交談)。

如果外部控件正常工作,請使用變頻器系統地識別問題。如果顯示狀態指示燈不工作,請驗證輸入交流電源。如果在驗證或恢復交流電源后仍未顯示狀態指示燈,則驗證控制電源,并在必要時恢復。

如果變頻器已成功運行,但突然無法啟動,或者驅動器啟動但運行不正常,請檢查診斷狀態顯示是否指示故障。變頻器的使用說明書應該有故障描述和故障排除步驟。使用診斷或鍵盤控制來監控變量,例如輸入電壓,直流總線,載波頻率,輸出頻率,電壓,電流和I / O以及控制狀態。這些參數顯示在最常見的VFD上。I / O狀態使用位來監視所需的啟動條件,以確保它們被啟用并確定可能阻止啟動的內容。控制狀態表示速度參考源,可用于驗證傳入速度或方向信號。

高總線故障

高總線是外部因素引起的常見故障。交流線路中的瞬時電壓尖峰或由機器慣性產生的檢修負載可能導致高總線故障。負載繼續以比電機指令速度更快的速度旋轉。當這種情況發生時,VFD通過絆倒高總線故障并關閉絕緣柵雙極晶體管(IGBT)來保護自身。

如果指示高總線故障,請確保交流電源一致,并調整減速時間以匹配負載能力。如果該過程需要快速減速,則可以添加動態制動或再生功率控制電路(參見側欄動態制動和再生功率)。

過流故障

另一個常見的故障是過電流。在對過流故障進行故障排除時,首先檢查所有電源連接,確保它們已正確連接。當出現過流和控制問題時,連接松動或導線斷裂常常是罪魁禍首。電源連接松動會導致過壓和過流,熔斷保險絲和變頻器損壞。松散的控制接線導致不穩定的驅動性能,導致不可預測的速度波動或無法控制變頻器。如果在變頻器上提供,則使用自動調整功能。許多驅動器上的自動調諧功能使驅動器能夠識別連接的電機,允許在處理器算法中使用轉子信息,以實現更精確的電流控制。變頻器還可以補償磁通電流,從而可以更好地控制產生轉矩的電流。電動機上下通過都會很麻煩。

第二步是檢查磨損或損壞部件的機械負載或過度摩擦。根據需要修理或更換組件。

最后,檢查輸入電壓和加速度。如果輸入電壓過低,或者加速率設置得太快,則可能發生過流故障。降低加速度或穩定輸入電壓以糾正此故障。

高啟動負載電流

高電流/負載讀數可能表示機械結合或過程速度或負載的無法解釋的變化。許多泵和風扇的功率要求與轉速的立方成正比(S3)。運行負載只需幾分鐘每分鐘就可以使變頻器過載。

應在啟動前檢查組件以避免過載情況。在非工作時間內裝載的輸送機應在啟動前卸載。在不使用泵時,應清除已沉淀的固體,以避免堵塞泵。避免可能在負載上形成的冰或水分。潮濕的材料比干燥的重,可能會在輸送機上產生更多的負荷,導致電機和變頻器過載。

降低高啟動負載的一種方法是使用具有擴展加速率的變頻器。此功能可以緩慢而平穩地啟動加載,而不是將其拉到開始狀態。這種類型的啟動在機械部件上更容易,并且具有較低的生產線要求,因為變頻器僅吸收100 %%% MDASSML %% 150%的負載。

操作不穩定

如果變頻器運行不正常,但未指示故障,則可能是外部因素,或者驅動器本身可能已發生故障。了解變頻器故障的原因有助于確定問題的根本原因。經常被忽視的根本原因通常是過程中的不穩定性,迫使變頻器在惡劣條件下發揮作用。

通過尋找變色或開裂的跡象,目視檢查變頻器是否有燒傷或過熱的部件。燒壞或破裂的部件會妨礙正常的變頻器操作。更換有缺陷的組件并測試變頻器,然后再將其投入運行。

電能質量是影響變頻器的另一個電氣問題。由于電風暴或系統過載,公用設備的變化或意外的電涌可能會影響VFD性能。

污染失敗

使用環境的污染是變頻器故障的可預防問題。檢查變頻器是否有灰塵,濕氣或其他可能導電的空氣傳播顆粒的污染。元件或電路板走線上的跟蹤或電弧標記表明污染失敗的證據。如果污染過多,必須通過改變環境或提供適當的NEMA級外殼將VFD與污染源隔離。如果灰塵,濕氣或腐蝕性蒸氣中存在明顯的空氣污染,則變頻器必須至少在NEMA-12外殼中。

還應檢查變頻器的內部冷卻風扇和組件散熱器是否有污染。堵塞的風扇迫使變頻器在其溫度規格之外運行,這可能導致冷卻不充分導致的過早失效。檢查風扇是否有油脂和其他可能導致軸承和風扇其他部件失效的污染物。VFD的內部和外部,包括風扇,鼓風機,過濾器和散熱片,應每月清潔一次,以降低污染物失效的風險。

溫度故障

驅動器必須在其中運行的環境必須在指定的溫度范圍內。測量外殼內外的溫度,確保其在制造商確定的環境規格范圍內。未能滿足所需的溫度規格會導致變頻器過早失效,因為許多電源組件依靠足夠的冷卻來正常運行。

如果環境溫度過高,則應在外殼中添加額外的冷卻,或者將變頻器重新定位到環境溫度在規格范圍內的區域。環境溫度低也可能導致問題。可能形成冷凝并導致組件或變頻器故障。

其他失敗

許多故障是由于誤用變頻器引起的。流程變化,例如負載或速度的變化; 電力問題,例如電力公司的容量轉換; 或者環境運行條件的變化不是很明顯,但可能是變頻器失效的主要原因。在嘗試確定失敗原因時,評估過程的一致性和條件。

如果在執行上述檢查后變頻器仍然不起作用,請與制造商聯系。大多數變頻器供應商都擁有訓練有素的技術支持人員,可以提供診斷問題所需的幫助。如果需要更換,技術支持人員可以幫助您選擇更換部件或新驅動器。

作為嵌入在制造過程中的智能設備,變頻器可以提供對應用和設備性能的深入了解。通過向維護人員提供理解和解釋問題所需的信息,可以快速識別變頻器問題,有時還可以識別過程或操作問題,從而可以恢復工廠運營并提高生產率。

與機器操作員交談

與機器操作員交談通常可以識別問題區域。有用的問題是:

失敗時機器發生了什么?

機器堵塞了嗎?

其他設備是否與驅動器同時跳閘?

是否有因燈光風暴或欠壓引起的電氣關閉?

在驅動器周圍是否有焊接等結構?

該實用程序發生了什么?

工廠內是否有功率因數校正電容器?如果是這樣,他們何時切換?

公用事業是否觀察到任何干擾?

動態制動和再生動力

當一個過程需要驅動器和電機快速減速時,電機實際上可以作為發電機運行。以機械旋轉的形式存儲在電動機內的能量必須在某處。動態制動電路用于容納這種能量。

動態制動電路是一種開關,用于監控直流母線,并在母線電平超過某個設定值時接通。能量被輸送到電阻器,并在加熱時消耗,直到總線電平降至該設定點以下。

再生電源作為反向逆變器工作,這允許IGBT點火電路與輸入交流線路同步。使用再生電源允許與驅動器分離和外部的電路將來自電機的多余能量通過直流總線發送回電源。

變頻器常見的故障現象和故障分析

變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率,根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節能、調速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應用。

點擊瀏覽下一頁變頻器的結構組成多為單元化或者模塊化,在使用的時候如果方法不正確或者設置不當,很容易造成變頻器故障的發生,無法達到預期的運行   效果。今天小編就詳細的介紹一下變頻器的故障以及處理方法:

一、變頻器過電壓、欠電壓故障保護

大家使用變頻器最常見的可能就是過電壓問題了,過電壓問題最常見的原因是電機處在發電狀態,產生的能量無法及時的消耗造成的。欠電壓問題最常見的就是電源缺相了。當然,變頻器都有相應的保護功能,其缺省反應為OFF2停車。

二、變頻器過壓、欠壓保護的必要性

電壓檢測電路,是變頻器故障檢測電路中的一個重要組成部分;在變頻器主回路中,由于整流橋、IGBT濾波電容等器件本身的耐壓所限,不能超過器件本身的工作范圍,如果超出,可能導致整機性能下降、器件老化加快、甚至出現炸機情況,所以電壓檢測環節必不可少。

三、電壓檢測原理

1、針對變頻器的過壓、欠壓保護回路,一般設計在主回路的直流側,按照六脈動整流,直流母線電壓為交流進線電壓的1.35倍,通過檢測直流母線電壓能反映交流供電情況。

2、主回路中,經串聯電阻分壓,采樣給CU進行處理,進而計算直流母線電壓情況,做出相應的反應。。

3、通過電壓檢測模塊,可以實現對交流電參量的監測。

四、引發變頻器過電壓故障的幾個因素。

1、設計選型不當引發的過電壓問題:

①位能性負載下放,沒有配置制動單元、制動電阻,或者沒有配置能量回饋單元 ,導致直流母線電壓升高,直至故障保護。

②機械負載本身就是一個“偏心”機構,設備運行中,導致電機出現被反拖情況,導致變頻器過電壓。

 

③變頻器輸出側電纜超出變頻器允許長度,由于電纜分布電容的影響,電壓反射造成變頻器過電壓。

④變頻器輸出側選配了不合適的濾波器件, 導致變頻器過電壓。

⑤變頻器輸出側裝有開關器件,變頻器運行過程中,開關有動作情況。

2、調試不當引發的過電壓問題:

①電機減速時間設定過短,導致過電壓;由于某些負載機械慣性大,如果減速時間過短, 變頻器輸出的頻率下降很快,造成電機轉子的實際轉速大于電機旋轉磁場的轉速,電機工作于發電狀態,通過變頻器主回路的IGBT反并聯二極管回饋到直流母線,導致直流母線電壓升高,如果沒有配備制動單元,或者無法回饋電網,將導致直流母線電壓升高,最終發生過電壓故障。

②位能性負載下放,抱閘邏輯打開、關閉時機不合適, 導致過電壓。

③收放卷控制工藝,放卷電機由于被反拖出現過電壓情況。

④大功率通風機運行中,管道閥門突然變化情況,導致變頻器過電壓。

⑤皮帶機控制,速度給定不合適,出現的被拖電機變頻器過壓現象。

⑥多變頻器、多電機同時驅動一臺車, 速度給定不合適、加減速時間不一致,導致變頻器過電壓。

⑦禁止了最大直流電壓控制器功能,比如在變頻器降速過程中, 如果變頻器出現過電壓趨勢,此時如果最大直流電壓控制器是激活狀態,變頻器會自動延長降速時間,等直流母線電壓恢復正常后繼續降速。

⑧硬件安裝了制動單元、制動電阻,但是沒有輸入制動電阻功率P219, 相當于制動電阻沒有開通。

⑨電機名牌數據設置不正確,也可能導致過電壓。

3、外圍器件故障引發的過電壓問題:

①電網波動、或者電網側其他設備引起的操作過電壓。

②電機絕緣損壞,出現繞組接地情況,也可能導致過電壓。

③變頻器輸出側電纜、接線端子松動,導致變頻器過電壓。

④變頻器輸出側的濾波器工作異常,導致變頻器過電壓。

⑤電機拖動大慣性負載,在啟動前,電機軸自由旋轉,電機在升速過程中,實際轉速高于同步轉速,電機處于回饋狀態,導致過電壓。

4、變頻器硬件問題引發的過電壓:

①電壓檢測回路異常,導致過電壓。

②制動單元損壞、制動電阻燒斷、制動電阻阻值選配不合適。

③變頻器CU單元出現故障引發的過電壓故障。

五、欠電壓故障保護

通常變頻器報欠電壓故障,由網側電壓波動引發居多。

1、交流電網電壓偏低。

2、同一電網下,有大容量設備啟動。

3、交流進線缺相、比如某一相快熔熔斷。

4、整流側可控硅觸發不好,整流橋橋臂有損壞情況。

5、主回路直流電解電容老化,容值下降。

6、電壓檢測回路故障,引發的欠電壓。

7、速度環動態特性調整過硬,或者加速時間過短,將直流母線瞬間拉底。

參數設置錯誤 ,禁止了最小直流電壓控制器。

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