浅谈变频器维修和保养方法

     变频器在自动控制方面得到了越来越广泛的应用。变频器在正常使用6- 10年后, 就进入故障的高发期, 经常会出现元器件烧坏、失效、保护功能频繁出错等故障现象, 严重影响其正常运行。不同的变频器故障, 其故障类别有一定的共性和规律, 在实际维修中, 只要抓住其特征, 掌握故障处理的规律, 就能做好变频器的维修工作, 使变频器在实际中出现的各种故障得到及时处理和解决, 并延长其使用寿命。首先,要根据变频器的使用技术规范要求, 制定完善的日常维护措施和检修周期, 使故障隐患在初期得到解决, 尤其是在恶劣环境条件下使用的变频器, 这项措施更为重要。其次, 专业维修人员必须全面了解其原理、 结构和控制方式等常识。此外,还要有丰富的实践维修经验和扎实的电气理论知识。

    维修过程包括以下几个方面: 第一步, 询问变频器的故障现象, 包括故障发生前后外部环境的变化。如电源的异常波动、负载的变化。第二步, 根据故障描述, 分析可能造成此类故障的原因。第三步, 打开被维修的设备, 确认被损坏的程序, 分析维修恢复的可行性。第四步, 根据被损坏器件的工作位置, 通过阅读电路, 分析电路工作原理, 从中找出损坏器件的原因, 以及一些相关的电子电路。第五步, 寻找相关的器件进行替换。第六步, 在确定所有可能造成故障, 所有原因都排除的情况下, 通电进行实验, 在做这一步的时候, 一般要求所有的外部条件都具备, 并且不会引起故障的进一步扩大化。

    一、 变频器故障判断     整流模块损坏一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下, 更换整流桥。在现场处理故障时, 应重点检查电网情况, 如电网电压, 有无电焊机等对电网有污染的设备等。逆变模块损坏一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后, 测驱动波形良好状态下, 更换模块。在更换驱动板之后, 还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下, 运行变频器。上电无显示一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起, 如启动电阻损坏, 也有可能是面板损坏。上电后显示过电压或欠电压一般由于输入缺相, 电路老化及电路板受潮引起, 找出其电压检测电路及检测点, 更换损坏的器件。上电后显示过电流或接地短路一般是由于电流检测电路损坏, 如霍尔元件、运放等。启动显示过电流一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。空载输出电压正常, 带载后显示过载或过电流, 该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化, 模块损伤引起。

     二、 变频器维修测试     ( 一) 静态测试整流电路     找到变频器内部直流电源的P端和N端, 将万用表调到电阻X10 档, 红表棒接到P, 黑表棒分别依到R、S、T, 应该有大约几十欧的阻值, 且基本平衡。相反将黑表棒接到P端, 红表棒依次接到R、S、T, 有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端, 重复以上步骤, 都应得到相同结果。如果有以下结果, 可以判定电路已出现异常, A.阻值三相不平衡, 可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时, 电阻无穷大, 可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。      ( 二) 静态测试逆变电路      将红表棒接到P端, 黑表棒分别接U、V、W上, 应该有几十欧的阻值, 且各相阻值基本相同, 反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端, 重复以上步骤应得到相同结果, 否则可确定逆变模块故障。

     在静态测试结果正常以后, 才可进行动态测试, 即上电试机。在上电前后必须注意以下几点: 上电之前, 须确认输入电压是否有误, 将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机( 炸电容、压敏电阻、模块等) ; 检查变频器各接口是否已正确连接, 连接是否有松动, 连接异常有时可能导致变频器出现故障, 严重时会出现炸机等情况;上电后检测故障显示内容, 并初步断定故障及原因; 如未显示故障, 首先检查参数是否有异常, 并将参数复归后, 进行空载 ( 不接电机) 情况下启动变频器, 并测试 U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况, 则模块或驱动板等有故障; 在输出电压正常( 无缺相、三相平衡) 的情况下, 带载测试, 测试时, 最好是满负载测试。

     总之, 变频器常见故障有过流、过压、欠压以及过热保护, 并有相应的故障代码, 不同的机型有不同的代码, 其代码含义可查阅随机使用说明书, 参考处理措施进行解决。过流经常是由于GTR ( 或IGBT ) 功率模块的损坏而导致的, 在更换功率模块的同时, 应先检查驱动电路的工作状态, 以免由于驱动电路的损坏, 导致TR (或IGBT ) 功率模块的重复损坏; 欠压故障发生的主要原因是快速熔断器或整流模块的损坏, 以及电压检测电路的损坏, 电压检测采样信号是从主直流回路直接取样, 经高阻值电阻降压, 并通过光耦隔离后送到CPU处理, 由高低电平判断是欠压还是过压; 过热停机, 多数原因是由冷却风扇散热不足引起的。环境恶劣, 高粉尘、高温( 夏季厂房上部气温高达56℃) 使变频器内电路板易积尘、风扇粘死、电子器件老化迅速、GTR ( 或 IGBT ) 模块过热烧坏,故经常出现过热保护, 特别是在夏季, 这种现象更加频繁, 而且模块烧坏率很高, 即使进口机型 ( 如 SIEMENS、senken、fuji等) 情况也是如此。

    三、 检修工作     根据实验证明, 变频器的使用环境温度每升高10℃, 则其使用寿命减少一半。为此, 在日常使用中应根据变频器的实际使用环境状况和负载特点, 制定出合理的检修周期和制度, 在每个使用周期后, 将变频器整体解体、检查、 测量等全面维护一次, 使故障隐患在初期被发现和处理。

    定期( 根据实际环境确定其周期间隔长短) 对变频器进行全面检查维护, 必要时可将整流模块、逆变模块和控制柜内的线路板进行解体、检查 测量、除尘和紧固。由于变频器下进风口、上出风口常会因积尘或因积尘过多而堵塞, 其本身散热量高, 要求通风量大, 故运行一定时间后, 其电路板上( 因静电作用) 有积尘, 须清洁和检查。对线路板、母排等维修后, 要进行必要的防腐处理, 涂刷绝缘漆, 对已出现局部放电 拉弧的母排须取除其毛刺, 并进行绝缘处理。对已绝缘击穿的绝缘柱, 须清除炭化或更换。对所有接线端检查、紧固,防止松动引起严重发热现象的发生。对输入( 包括输出) 端、整流模块、 逆变模块、 直流电容和快熔等器件进行全面检查、参数测定, 发现烧毁或参数变化大的器件应及时更换。对变频器内风扇转动状况、要经常仔细检查, 断电后, 用手转动风叶, 观察轴承有无卡死或转动不灵活现象, 必要时更换处理。仔细检查控制电路板上电子元器件, 检查和处理脱焊、变色、鼓肚、 开裂、断线( 印刷板线路) 等异常现象, 必要时对外表异常的元器件, 可从电路板上脱焊测量检查或更换。对主接触器及其它辅助继电器进行检查, 仔细观察各接触器动静触头有无拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平, 发现此类问题应对其相应的动静触头进行更换, 确保其接触安全可靠。经常检查电源电压波动程度。改善变频器使用环境和负载波动大的现象, 避免大电流对变频器冲击的影响。