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变频器维修过程中的一些经验

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-07-29  来源:互联网  作者:manage  浏览次数:770
核心提示:以下是搜集的在维修变频器过程中的一些经验,仅供大家参考:变频器过电压故障原因分析及对策, ABB变频器的常见故障及维修对策,变频器周边控制回路的抗干扰措施(一)、变频器过电压故障原因分析及对策变频器过电压故障保护是变频器中间直流电压达到危险程度后采取的保
 
 

以下是搜集的在维修变频器过程中的一些经验,仅供大家参考:
变频器过电压故障原因分析及对策, ABB变频器的常见故障及维修对策,变频器周边控制回路的抗干扰措施
(一)、变频器过电压故障原因分析及对策
变频器过电压故障保护是变频器中间直流电压达到危险程度后采取的保护措施,这是变频器设计上的一大缺陷,在变频器实际运行中引起此故障的原因较多,可以采取的措施也较多,在处理此类故障时
要分析清楚故障原因,有针对性的采取相应的措施去处理。
2 变频器过电压的危害
 变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压,中间直流回路过电压主要危害在于: (1) 引起电动机磁路饱和。对于电动机来说,电压主过高必然使电机铁芯磁通增加,可能导致磁路饱和,励磁电流
过大,从面引起电机温升过高; (2) 损害电动机绝缘。中间直流回路电压升高后,变频器输出电压的脉冲幅度过大,对电机绝缘寿命有很大的影响; (3) 对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响,严
重时会引起电容器爆裂。因而变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在DC800V左右,一旦其电压超过限定值,变频器将按限定要求跳闸保护。
3 产生变频器过电压的原因
3.1 过电压的原因
  一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面:
   (1) 来自电源输入侧的过电压 正常情况下的电源电压为380V,允许误差为-5%~+10%,经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V,个别情况下电源线电压达到450V,其峰值电压也只有636V,并
不算很高,一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压,如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等,主要特点是电压变化率dv/dt
和幅值都很大。
? _  (2) 来自负载侧的过电压 主要是指由于某种原因使电动机处于再生发电状态时,即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态,负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能
,通过逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态,如果变频器中没采取消耗这些能量的措施,这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值
即行跳闸。
3.2 从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因
  从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如下:
   (1) 变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。当变频器拖动大惯性负载时,其减速时间设定的比较小,在减速过程中,变频器输出频率下降的速度比较快,而负载
惯性比较大,靠本身阻力减速比较慢,使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高,电动机处于发电状态,而变频器没有能量处理单元或其作用有限,因而导致变频器中间直流回
路电压升高,超出保护值,就会出现过电压跳闸故障。 大多数变频器为了避免跳闸,专门设置了减速过电压的自处理功能,如果在减速过程中,直流电压超过了设定的电压上限值,变频器的输出频率将
不再下降,暂缓减速,待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适,又没有利用减速过电压的自处理功能,就可能出现此类故障。 信息请登陆:输配电设备网
   (2) 工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行工艺流程限定了负载的减速时间,合理设定相关参数也不能减缓这一故障,系统也没有采取处理多余能量的措施,必然会引发过压跳闸故障。
   (3) 当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将处于再生发电制动状态位能负载下降过快,过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力,过电压故障也会发生。
   (4) 变频器负载突降变频器负载突降会使负载的转速明显上升,使负载电机进入再生发电状态,从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量,短时间内能量的集中回馈,可能会中间直流回路及其能量
处理单元的承受能力引发过电压故障。
   (5) 多个电机拖动同一个负载时,也可能出现这一故障,主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例,当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时,则转速高的电
动机相当于原动机,转速低的处于发电状态,引起了过电压故障。处理时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特性曲线调节的软一些
   (6) 变频器中间直流回路电容容量下降变频器在运行多年后,中间直流回路电容容量下降将不可避免,中间直流回路对直流电压的调节程度减弱,在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下,发生变
频器过电压跳闸几率会增大,这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。
信息来自:输配电设备网
4 过电压故障处理对策
  对于过电压故障的处理,关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理;二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送,使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策:
   (1) 在电源输入侧增加吸收装置,减少过电压因素对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下,可以采用在输入侧并联浪涌吸收装
置或串联电抗器等方法加以解决。
   (2) 从变频器已设定的参数中寻找解决办法在变频器可设定的参数中主要有两点:
? 减速时间参数和变频器减速过电压自处理功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时,变频器减速时间参数的设定不要太短,而使得负载动能释放的太快,该参数的设定要以不引起中间回路过电压为
限,特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制,而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象,就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至
的频率值,暂缓后减速至零,减缓频率减少的速度。
   l 是中间直流回路过电压倍数。
   (3) 分析工艺流程,在工艺流程中寻找解决办法 如我厂氢氧化铝捞取浮游物项目袋滤机系统,有8台50kW进料泵、4台30kW回流泵采用富士变频器调速,在袋滤机工作流程中每隔20~30min需要将吸
附在滤布上的滤饼除去,除去滤饼的方法是使滤布的出料侧压力高于进料侧压力,形成较高的压差使料浆倒流来实现的。在蓄能阶段,进料泵闭环于流量参数,为了保持恒定流量,变频器的频率一直在
提升,到了回流阶段,进料阀门突然关闭,进料泵变频器负载突降,电机进入再生发电状态,引发过电压故障。我们分析在蓄能阶段后期只要在袋滤机内形成满足去除滤饼所要求的压力即可,没有必要
形成过高的压力,而使变频器运行于过高的频率段,对于此故障可以在蓄能阶段引入袋滤机内部压力值,达到所需压力即停止频率的上升。或可以在蓄能的整个阶段停止频率的上升,这样就可以大幅减
少回流阶段负载侧能量向中间直流回路的回馈。这一点在DCS集散控制系统中是可以办到的。 如袋滤机系统中回流泵因2~3台袋滤机对滤布反冲洗时,循环卸料,时间短,流量大,料浆中混有空气,引起
回流泵打空转,负载突减,使电动机处于再生制动工况,导致变频器中间直流回路过电压,变频器保护跳闸,对于这一故障,可以从工艺方面入手,在每台袋滤机的回流出口至回流槽处加缓冲槽,改变
回流流量突变状况,减小流量变化对变频器的影响,解决过电压问题。
(4) 采用增加泄放电阻的方法 一般小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻,大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻,为中间直流回路多余能量释
放提供通道,是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高,可能出现频繁投切或长时间投运,致使电阻温度升高、设备损坏。
   (5) 在输入侧增加逆变电路的方法 处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路,可以将多余的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵,技术要求复杂,不是较经济的方法。这
样在实际中就限制了它的应用,只有在较高级的场合才使用。
(6) 采用在中间直流回路上增加适当电容的方法 中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器
是解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法,是以增大变频器容量的方法来换取过电压能力的提高。
   (7) 在条件允许的情况下适当降低工频电源电压 目前变频器电源侧一般采用不可控整流桥,电源电压高,中间直流回路电压也高,电源电压为380V、400V、450V时,直流回路电压分别为537V、565V
、636V。有的变频器距离变压器很近,变频器输入电压高达400V以上,对变频器中间直流回路承受过电压能力影响很大,在这种情况下,如果条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档,通过适当
降低电源电压的方式,达到相对提高变频器过电压能力的目的。

   (8) 多台变频器共用直流母线的方法 至少两台同时运行的变频器共用直流母线可以很好的解决变频器中间直流回路过电压问题,因为任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均大于同时间从外
部馈入的多余电流,这样就可以基本上保持共用直流母线的电压。使用共用直流母线存在的最大的问题应是共用直流母线保护上的问题,在利用共用直流母线解决过电压的问题时应注意这一点。
   (9) 通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题 在很多工艺流程中,变频器的减速和负载的突降是受控制系统支配的,可以利用控制系统的一些功能,在变频器的减速和负载的突降前进行控制,
减少过多的能量馈入变频器中间直流回路。如对于规律性减速过电压故障,可将变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥,在减速前将中间直流电压控制在允许的较低值,相对加大中间直
流回路承受馈入能量的能力,避免产生过电压故障。而对于规律性负载突降过电压故障,可利用控制系统如FOXBORO的DCS集散系统的控制功能,在负载突降前,将变频器的频率作适当提升,减少负载侧
过多的能量馈入中间直流回路,以减少其引起的过电压故障。
(二)、ABB变频器的常见故障及维修对策
ABB,是一个在欧洲乃至全世界都享有盛誉的品牌,高低压变频器,高低压电器,变压器,电机,发电设备等等都是它的成熟产品,在电厂,化工,造纸,冶金等各行各业更是被广泛应用。应该说ABB的
产品在国内还是得到了广大用户的一致认可。
   ABB变频器以其稳定的性能,丰富的选件扩展功能,可灵活应用的编程环境,良好的力矩特性,以及可供不同场合使用的多种系列,在变频器市场占据着重要的地位。ABB变频器在中国的市场业绩,
大家有目共睹。ABB变频器以其强大的品牌效应,和较高的社会认知度,在中国变频器市场位居前列。
   ABB变频器进入中国的市场也并不太长,也经历了一段被广大客户从陌生-认知-接受的过程,但其发展却是非常迅猛的。早期我们能看到的ABB变频器主要有小功率的ACS300变频器,以及标准型的
ACS500变频器,应该说这两个系列变频器在国内并没有赢得太多的客户,而ABB变频器真正被广大用户认识和接受的就是采用DTC控制方式的ACS600的高端变频器。稳定,可靠,功能丰富,应用灵活,这
就是ABB变频器赢得市场的法宝。随着产品的不断更新,ABB公司现在又推出了ACS600变频器的替代产品,ACS800,与ACS600相比,除保持DTC控制方式以及原有的一切功能之外,ACS800最明显的功能变化
就是增加了简易PLC功能,不需要专门的工具和编程语言,用户可以自定义编程达15个模块。并能将程序绘制在功能模块模板上来存储该程序。此外我们还知道ACS600,ACS800变频器的选件功能特别丰富
,除了常见的I/O扩展模块,用于通讯的 Profibus Modbus模块等,ABB公司还专门针对不同行业开发了多个宏程序,包括造纸机械上使用的主从宏,纺织机械上使用的摆频宏,以及在恒压供水上使用的
PFC宏,PID控制宏,转矩控制宏等等,应该说ABB变频器的选件功能相当丰富,基本满足了各个行业对变频器功能的需求。针对不同层次的客户群,ABB公司又推出了磁通矢量控制的ACS550变频器,这是
一款针对中端客户而开发的变频器,应该说在性价比上有很高的竞争优势,此外还有针对低端用户使用的ACS400变频器,以及经济型的ACS100,ACS140小功率变频器。
  由于ABB变频器在中国市场还是有一个十分庞大的销售量,包括一些早期使用的ACS200,ACS300,ACS500也已进入故障多发期,在使用中必然会碰到许多问题,以下我们就ABB变频器的一些常见故障在
这里和广大使用者做一个探讨:
  对于ACS300的变频器,我们经常会碰到的故障就是开关电源的损坏,ACS300变频器开关电源采用了近似UC3844功能的一块叫LT1244的波形发生器集成块,受工作电压的突变,以及开关电源所带负载
的损坏,而导致此集成块的损坏时有发生,由于使用了较长年数,电解电容也到了它的使用年限,那用于滤波的电容也就成了开关电源损坏的直接原因。我们在维修中会碰到ACS300变频器的整流桥经常
损坏,也许从经济角度考虑,选用了国际整流器公司的一款最紧凑的三相全桥整流器,体积和带载电流都较小,散热也较差,所以在使用一段时间后就会出现损坏。ACS300主控板发生故障的几率也是相
当高的,控制盘与主板之间的通讯故障,主板CPU故障都时有发生,通常此类故障较难排除。ACS300选用了三菱的IPM模块,相对来说故障几率较低,模块损坏,只能更换,但更换前必须保证驱动电路完
全正常。
  对于ACS500变频器我们较常见的故障有驱动厚膜的损坏,此驱动厚膜已不仅仅包含驱动电路了,还包括短路检测,IGBT模块检测,过流检测等,由于良好的保护功能,ACS500的大功率模块很少损坏
。在维修中如果碰到驱动厚膜损坏,在没有配件的情况下,我们只能对厚膜进行维修,由于厚膜元器件都焊接于陶瓷片上,散热相当快,特别注意不要因为长时间把烙铁加热于元器件上,而导致器件的
损坏。由于受到使用时间的限定,ACS500的散热风扇也会出现故障,常见现象是上电后只听到“嗡嗡”声音,但风扇不转,由于是轴流风扇,风扇线圈和轴承往往都是正常的,检查后发现是偏转电容发
生故障了,更换后就恢复了正常。
  对于ACS600变频器,应该说性能,质量还是相当可靠,但由于受到周围环境的影响,参数设置的不当,以及不正当的操作,都有可能对变频器造成损坏,当然自然损坏也是每个品牌的变频器不可避
免的因素。与以往的ABB变频器不同,ACS600变频器采用了光纤通讯,大大提高了CPU板和I/O板之间的通讯时间,但也有可能引起了“LINK OR HWC”“ PPCC LINK”这样的故障出现,这种故障的出现与
光纤的损坏不是绝对的。“ PPCC LINK”故障是ACS600变频器较常见的故障,CPU板,I/O板的损坏都有可能导致此故障的出现。开关电源损坏,在ACS600变频器中也会碰到,故障主要出现在开关管上,
由于开关管的短路,常常也会导致用于限流的一个功率电阻烧坏。“SHORT CIRCUIT”输出短路故障是我们碰到的最多的一类故障了,ACS600采用了智能化的模块,负载的故障,以及使用中的一些问题都
能导致模块的损坏,而模块的损坏也经常连带驱动板的损坏,由于备件价格比较昂贵,所以维修变频器的费用也相对较高,所以对于维修人员板级的维修提出了更高的要求。
  对于新推出的ACS550变频器和ACS800变频器由于进入市场时间尚短,也无明显的典型的故障可以和大家交流,所以我们这里占不做讨论。
  应该说ABB变频器在使用中还是会碰到一些这样那样的故障,特别是在备件费用较高的情况下,我们如何进行线路板级的维修,对于维修人员的要求更高了,也希望在以后能有更多从事变频调速行业
的人加入到此行列中,更好地为广大用户解决一些难题。
(三)、变频器周边控制回路的抗干扰措施
由于主回路的非线性(进行开关动作),变频器本身就是谐波干扰源,而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路,极易遭受其它装置产生的干扰,造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。因此,
变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施。
一、变频器的基本控制回路
同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种:
1、4~20mA电流信号回路(模拟);0~10V电压信号回路(模拟)。
2、开关信号回路,变频器的开停指令、正反转指令等(数字)。
外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器,同时干扰源也在其回路上产生干扰电势,以控制电缆为媒体入侵变频器。) I' j7
二、干扰的基本类型及抗干扰措施。
1、静电耦合干扰:指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合,在电缆中产生的电势。
措施:
加大与干扰源电缆的距离,达到导体直径40倍以上是,干扰程度就不大明显。
在两电缆间设置屏蔽导体,再将屏蔽导体接地。
2、静电感应干扰:指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰的大小取决干扰源电缆产生的磁通大小,控制电缆形成的闭环面积和干扰源电缆与控制电缆间的相对角度。
措施:
一般将控制电缆与主回路电缆或其它动力电缆分离铺设,分离距离通常在30cm以上(最低为10cm),分离困难时,将控制电缆穿过铁管铺设。
将控制导体绞合,绞合间距越小,铺设的路线越短,抗干扰效果越好。
3、电波干扰:指控制电缆成为天线,由外来电波在电缆中产生电势。
措施:同1和2所述。必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽,屏蔽用的铁箱要接地。
4、接触不良干扰:指变频器控制电缆的电接点及继电器触电接触不良,电阻发生变化在电缆中产生的干扰。
措施:
对继电器触点接触不良,采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。
对电缆连接点应定期做拧紧加固处理。
5、电源线传导干扰:指各种电气设备从同一电源系统获得供电时,由其它设备在电源系统直接产生电势。
措施:变频器的控制电源由另外系统供电;在控制电源的输入侧装设线路滤波器;装设绝缘变压器,且屏蔽接地。/
6、接地干扰:指机体接地和信号接地。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰,比如设置两个以上接地点,接地处会产生电位差,产生干扰。
措施:
速度给定的控制电缆取1点接地,接地线不作为信号的通路使用。
电缆的接地在变频器侧进行,使用专设的接地端子,不与其它接地端子共用。并尽量减少接地端子引接点的电阻,一般不大于100d
三、其它注意事项-
1、装有变频器的控制柜,应尽量远离大容量变压器和电动机。其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设备。
2、弱电压电流控制电缆不要接近易产生电弧的断路器和接触器。
3、控制电缆建议采用1.25mm2或2mm2屏蔽绞合绝缘电缆。
4、屏蔽电缆的屏蔽要连续到电缆导体同样长。电缆在端子箱中连接时,屏蔽端子要互相连接。
 

 
 
 
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