变频器欠压、干扰故障的维修.ppt

第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.1 5.1 缺相、欠压故障的原因及处理缺相、欠压故障的原因及处理 5.1.1 缺相、欠压故障的原因分析缺相、欠压故障的原因分析 第五章 欠压与电磁干扰的维修 1. 缺相分析 在三相交流电路中，通过三相整流桥整流，得到直流母线 上515V的直流电压。如果有一相断路或整流半桥的整流 二极管坏，电路变为单相整流，便发生了缺相故障。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 1）正常情况 当变频器正常工作时，直流母线上的电压 如图所示，一 个工频周期内将有6个波头，此时直流电压 的最大值为 537V，平均值为515V，最小值465V。对于一个7.5KW的 变频器，其滤波电容容量一般为900 ，当满载运行时， 电压降落大约为40V，即 平均电压为500V左右。当 滤波电容容量下降，满载 时平均电压会低于500V。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 2）缺相情况 当输入缺相时，一个周期内只有2个电压波头，且整流电压 最低值为零。此时电压的平均值为342V，比正常情况低了 170V。但当空载时，因为有滤波电容，仍可使直流母线上 电压达到500V以上。当 变频器一带载，电压随 负载的增加迅速下降，当 频率上升到十几Hz，电压 下降到400V以下。最好的 判断方法是用电压表测量 开机时直流母线电压的下 降情况。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 2. 欠压 欠压是指直流母线上的电压较低，当低于了变频器的欠压 检出值，变频器报欠压。 造成变频器欠压的原因有两个方面： 1）380V交流电低于了正常值（低于360V），使变频器的 直流母线上的电压下降。 2）变频器内部电路问题，如SL接触器不能吸合，限流电 阻造成直流母线电压低；变频器检测电路故障，造成变频 器误报等。 不管是由什么原因造成的欠压，都可以用测量直流母线电 压的方法检测出来。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 3.变频器瞬间掉电欠压保护 在大型企业，当有大型电器启动时，会造成电压的瞬时下 降，当电压下降到变频器的欠压保护值时，变频器便停止 输出。 遇此情况，设置瞬时停电再启动。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.1.2 5.1.2 变频器欠压、缺相案例分析变频器欠压、缺相案例分析 案例案例1 1：一台三肯一台三肯160kW160kW变频器，在工作中，偶尔报欠压停变频器，在工作中，偶尔报欠压停 机。机。 案例现象：案例现象：该变频器为恒压供水系统，在一年前就有时报该变频器为恒压供水系统，在一年前就有时报 欠压跳闸，复位后能正常工作。最近一段时间，跳闸比较欠压跳闸，复位后能正常工作。最近一段时间，跳闸比较 频繁，每个星期就跳几次，影响到正常工作。频繁，每个星期就跳几次，影响到正常工作。 案例检查：案例检查：首先测量三相交流电压，均为首先测量三相交流电压，均为385V385V，正常；再，正常；再 测量直流母线上电压，为测量直流母线上电压，为510V510V，正常。，正常。 该厂共有两台同型号的三肯该厂共有两台同型号的三肯160kW160kW变频器，将两台变频器变频器，将两台变频器 启动，输出频率调整为启动，输出频率调整为40Hz40Hz，再测量两台变频器的直流母，再测量两台变频器的直流母 线电压，均为线电压，均为505V505V。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 故障判断故障判断：由于两台变频器型号相同、功率相同、外加电：由于两台变频器型号相同、功率相同、外加电 压和母线电压相同，均都在正常范围，一台变频器工作始压和母线电压相同，均都在正常范围，一台变频器工作始 终正常，而另一台变频器近期频繁的报欠压故障，判断为终正常，而另一台变频器近期频繁的报欠压故障，判断为 变频器的内部检测电路出了问题，发出误报信号。变频器的内部检测电路出了问题，发出误报信号。 变频器必须做解体维修。变频器必须做解体维修。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例案例2 2 变频器起动后跳“LU” 案例现象：一台富士FRN11G11S变频器在频率上升到 15Hz以上时，“LU”欠电压保护动作。 案例分析：变频器欠压故障是在使用中经常碰到的问题， 主要是因为主回路电压太低(220V系列低于200V，380V 系列低于350V)或变频器自身原因。变频器自身的主要原 因有：整流模块某一路损坏、滤波电容容量不足；其次是 主回路接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上 而导致欠压；再有就是电压检测电路发生故障而出现欠压 问题。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例检查：首先检查输入侧电压是否有问题 ，然后检查电压检测电路。从整流部分向变 频器电源输入端检查，发现电源输入侧缺相 ，由于电压表从另外两相取信号，电压表指 示正常，没有及时发现变频器输入侧电源缺 相。输入端缺相后，由于变频器整流输出电 压下降，在低频区，因充电电容的作用还可 调频，但在频率调至一定值后，整流电压下 降较快、造成变频器“LU”跳闸。 接通断相电路，试机正常。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例3 森兰变频器，工作报欠压。 案例现象：一台森兰SB70G22、30KW变频器，上电显 示正常，但是加负载后显示“Er.dcL”直流母线欠压故障 。 案例检查：上电后测量直流母线电压，正常。变频器负载 运行，再测量直流母线电压，发现随着输出频率的上升， 母线电压下降到500V以下，判断为整流电路故障。 案例维修：用万用表直流10 挡，测量6只整流二极管 的正向导通电阻。经测量，发现该变频器整流桥有一路桥 臂开路，更换新品后故障排除。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例4 ：西门子440变频器工作报欠压 案例现象：一台新安装的西门子440、4kW变频器，驱动 一台4kW电动机，变频器和电动机均为同一品牌，均由同 一供应商提供。该变频器安装好后，工作中频繁报欠压。 案例检查：测量交流输入电压，380V正常；测量直流母 线电压，495V，也基本上在正常范围之内。因为是新变 频器，内部故障的可能性很小。半个月时间没找出故障所 在。偶尔发现电动机的功率为5kW，随后由供应商进行了 更换。电动机更换为4kW后故障消除。 案例分析：该案例本质上应报过载，怎么会报欠压呢？可 能是变频器的输出电流增加，引起了输入电压下降，而欠 压报警值设置的较高，故出现了欠压报警。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例5：变频器先报欠压，后无电 案例现象：一台55kW富士变频器，驱动一台45kW电动机 用于抽油机。抽油机在运行时往复运动，空载下行时有能 量回馈，因此外接制动电阻和制动选件。一天,在启动时 ，变频器报欠压跳闸，复位时再启动，变频器无电。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例处理：测量输入电压，380V正常，测量直流母线电 压，基本为零。判断为变频器故障。将变频器拆除，换上 一台同型号变频器，开机又报欠压。怀疑外电路有问题。 断电5min，待滤波电容的电压充分放电后，用万用表电 阻挡测量直流母线两端电阻，阻值为10几欧，再查制动选 件，发现已经短路。将制动选件换新，故障排除。 案例分析：因为制动选件短路，在直流母线上始终并联有 制动电阻。起机时，因为有限流电阻的作用，直流母线电 压升不到正常值，接触器不能闭合。因为限流电阻的容量 很小，时间稍长，就烧断了。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例6：一台CT18.5kW变频器，上电跳“Uu”欠压故障。 案例检查：测量三相交流电压，正常；测量直流母线电压 ，大大低于正常值。判断为变频器内部电路损坏。 案例维修：在线测量变频器的整流桥和充电限流电阻RL， 是好的。判断继电器不能闭合。解体变频器，测量继电器 线圈，导通；给线圈加上24V直流电压，继电器吸合。继 而检查24V直流电源，经仔细检查该电压是经过LM7824 稳压集成块稳压后输出的，测量该稳压块已损坏，找一新 品更换后，上电工作正常。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2 变频器过热故障的检修 5.2.1 变频器过热原因 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2.2 排除方法 1. 环境温度过高 造成环境温度高的原因有： 1）夏天气温过高 夏天环境温度高于40度时，造成变频 器的体温度更高，变频器要降额使用。 2）安装不合理 因为安装不合理，造成变频器散热不良 。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 2.变频器风扇坏、风道堵塞 工作在灰尘、絮状物较多的场合，如果变频器没有防尘措 施，很容易造成风道堵塞，散热不良，极易造成模块损坏 。 散热轴流风机，工作有年限要求，当风机的轴承干涸、风 叶堵塞、绕组损坏等，会使风机转速慢或停转。风机转速 慢或停转会使散热器温度迅速上升，如不马上停机保护， 会使模块过热损坏。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例7：ABB变频器过热停机 案例现象：一台ABB ACS500 22kW变频器在运行半小 时左右跳“OH”。 分析与维修: 因为是在运行一段时间后才出现过热跳闸， 所以温度传感器坏的可能性不大，可能变频器的温度确实 太高。通电后发现风机转动缓慢，防护罩里面堵满了很多 棉絮(因该变频器是用在纺织行业)，经打扫后开机风机运 行良好，运行数小时后没有再跳此故障。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例8： 佳灵变频器通电就报“FL” 过热跳闸。 案例现象： 一台T9、90KW变频通电就跳“FL”，且不能 复位。 分析与维修: 因为正常过热要有一定的时间累积过程，该 机为通电就跳“FL”，且不能复位，变频器内部损坏的原因 较大。 首先检查逆变模块没有发现问题。其次检查驱动电路也没 有异常现象，估计问题出现在温度保护电路。此机温度保 护元件为85度常闭感温包,经测量后为感温包断路引起保 护. 换一个新的感温包，故障排除。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例9： 一台佳灵37kW变频器，在运行十多分钟后跳 “FL”。 分析与维修: 因为是在运行一段时间后才出现故障，所以 温度传感器损坏的可能性不大，可能是变频器的温度确实 太高。 通电后发现变频器顶端风机出口风量很小,估计为散热器 的散热片被堵(因该变频器是用在化纤行业)。 清扫变频器散热器的通风道，开机后通风良好，运行数小 时后再没有跳此故障。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2 电磁干扰故障的排除 5.2.1 电磁干扰的三种途径 变频器的干扰途径为：传导干扰、电磁波辐射干扰和 磁场耦合干扰。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 1.传导干扰 是整流电源电流的不连续性造成的。他是沿着电源线传播 ，凡是接到该电源上的电器，都要受到干扰。 2. 电磁波辐射干扰 是因为变频器输出端PWM波辐射造成的。是无线传播， 当信号线离干扰线较近时会受到干扰。 3.磁场耦合干扰 是电流流动在导线周围产生 的磁场形成的干扰。干扰距 离较近。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2.2 受干扰的原因 变频器受到电磁 干扰的主要原因是变频器的屏蔽不良。 一是：电源线屏蔽不良，PWM波辐射严重； 二是：控制设备、信号线屏蔽不良，感应进了干扰信号； 三是：没有合理的接地，信号屏蔽线接地、变频器外壳接 地、电动机外壳接地等。 四是：工频电源的干扰谐波传入了控制设备。变频器的输 入端没有安装电抗器、EMC电磁滤波器，信号电源和变频 器用同一电源。从发生的电磁干扰案例分析，问题主要出 现在上述四个方面。 当判断变频器为电磁干扰，首先检查变频器的接地情况， 信号线的屏蔽情况和走向，电源线是否进行了屏蔽，是否 套入共轭磁环，是否接入滤波器等。可用示波器进行控制 信号的观察，从而发现干扰途径。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2.3 受到电磁干扰的现象 1.安装在同一电源上的电器出项异常 当变频器安装完毕，发现整个厂区或部分区域电器工作不 正常。如计算机、保护装置、信号系统等。 2.变频器不能正常工作 因为干扰信号和控制信号相叠加，进行变频器的控制。因 此，电磁干扰多反映在变频器的运行控制上。如电动机在 运行过程中突然停机，电动机运行时快时慢，运行速度不 稳定，电动机停不下来，按钮不起作用、控制压力不准、 变频器反映迟钝等等，这些都是变频器可能受到干扰的具 体体现。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2.4 消除干扰的方法 1.进行良好屏蔽 第五章 欠压与电磁干扰的维修 第五章 欠压与电磁干扰的维修 外壳屏蔽原理 变频器的外壳必须接地，接地后变频器的内部电场变化不 影响壳外；壳外电场变化不影响壳内。这就是为什么强调 外壳必须良好接地。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 2.分区安装 第五章 欠压与电磁干扰的维修 5.2.5 故障案例分析 案例10： 电磁干扰引起纺织机不能正常工作 1.案例现象：一台新改装的纺织机，用3.7KW的变频器拖 动一台4KW电动机。调试后设备投入试运行。工作几个小 时后电动机不转，变频器有频率显示，也不报故障保护。 用户认为是变频器有问题，要求更换一台新机，后来厂家 更换了新机故障依然如此。 2.案例分析：由于更换了新机，排除了变频器本身的故障 。在检查时发现，按正转按钮起动变频器运行时，变频器 面板的正转和反转指示灯都亮，也就是说变频器正转指令 和反转指令都启用了，难怪电动机不运行。在检查中发现 变频器没有采取有效的防电磁干扰措施，判断该故障为电 磁干扰所致。 3.处理方法：在变频器输入输出电源线上套上磁环，把所 有控制线更换成屏蔽线，同时降低了变频器载波频率。通 过上述处理，故障排除。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例11：电磁干扰引起注塑机不能正常工作 1.案例现象：一台18.5KW注塑机做节能改造，变频器在 现场安装并设置好参数后，变频器起动调试。注塑机的电 动机、注塑机上的比例流量、比例压力信号等都能正常反 馈到变频器，但发现注塑机各项动作反映很慢，尤其是在 射胶时电磁阀开度很小，射出的塑胶达不到要求，出现废 品。 2.案例分析：开始以为是变频器参数设置的不对，通过反 复检查没有发现问题。再检查变频器及注塑机周围设置， 发现都没有接地，变频器也没有采取有效的屏蔽措施，怀 疑以上现象是干扰所致。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 3.案例处理：由于该厂房没有引地线进来，所以先在变频 器侧做抗干扰处理，现场采取的措施为： 1）把变频器控制板上的对地电容去掉； 2）所有控制电路采用屏蔽线，屏蔽地接到变频器“GND” ； 3）变频器的输入输出电源线套上磁环； 4）延长变频器模拟输入端子的滤波时间（设置端子滤波 时间参数）； 5）适当降低变频器载波频率。 采用以上方法与对策后，变频器干扰解除，注塑机正常工 作。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例12：.输出高次谐波干扰液位计输出. 1.案例现象：由变频器控制电动机拖动一台液体设备。在 运行调试中，变频器启动运行正常，而控制液体的液位计 读数偏高。在液位低于下限值时，液位计输出4mA；液 位未到设定上限值时，液位计却显示上限，致使变频器接 收停机指令，迫使变频器停止运行。 2.案例分析及处理：检查液位计，没有问题，这显然是变 频器的高次谐波干扰液位计，干扰传播途径是液位计的电 源回路或信号线。解决办法为： 将液位计的供电电源取自另一供电变压器，谐波干扰减弱 ，再将信号线穿入钢管敷设，并与变频器主回路线隔开一 定距离。经这样处理后，谐波干扰基本消除，液位计工作 恢复正常。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例13：变频器仪表干扰不能正常工作 案例现象：某公司进行水泵节能改造项目，安装了9台ABB ACS系列变频器，其中8 台变频器是ACS-510系列，功率 范围为45110 kW；另外一台变频器是ACS-800 系列，功 率为200 kW，此台变频器和另外一台45 k变频器安装在一 台1 000 kVA车间变压器供电的380 V母线上。变频器的 420 mA 调速信号均来自PLC 控制系统。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 案例调试：在调试中ACS-510 系列变频器运转正常，但 ACS-800变频器运转时出现了两个问题。 1）两线制仪表信号受到干扰，测量值出现波动。波动比 较严重时，控制系统发出压力高或者压力低的信号，控制 系统均误认为是压力过低，而自动关闭一些阀门。下图 曲线为变频器工作和停止时仪表的记录曲线，由图可见， 变频器工作时仪表中感应了较强的干扰信号。但是，除了 两线制以外的仪表，均正常工作，没有受到干扰。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 2）变频器运行后，车间变压器保护装置误动作，经常发 出过负荷报警，甚至发生误动作跳闸，而变压器实际负荷 才500 kW，并没有出现过负荷。 故障分析：初步判断是因为变频器功率比较大，产生的电 磁干扰也比较强烈，并且由于控制线与动力线距离比较近 造成的。其420 mA 调速信号电缆采用的是屏蔽双绞线 ，穿镀锌钢管后沿电缆桥架敷设，钢管与电缆桥架的距离 约为5 cm。 第五章 欠压与电磁干扰的维修 故障处理：将控制电缆和动力电缆之间的距离调整到30 cm 以上再次试验，发现干扰现象仍然存在；为了再次确 认是否是电磁干扰沿控制线路引入PLC控制系统，将控制 电缆从PLC 控制柜去除，变频器控制柜现场手动调速， 发现两线制仪表信号受到的干扰现象仍然存在，所以基本 排除了是电磁干扰信号沿控制线路引入PLC 控制系统。 随后采用专用电能质量测试仪对变频器供