变频器维修知识大全

变频器维修知识大全变频器维修知识大全 变频器主要由整流 交流变直流 滤波 再次整流 直流变交流 制动单元 驱动单元 检测单元 微处理单元等组成的 1 VVVF 改变电压 改变频率 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写 2 CVCF 恒电压 恒频率 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写 各国使用的交流供电电源 无论是用于家庭还是用于工厂 其电压和频率均为 200V 60Hz 50Hz 或 100V 60Hz 50Hz 等等 通常 把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交 流电的装置称作 变频器 为了产生可变的电压和频率 该设备首先要把电源的交流电变换为直 流电 DC 把直流电 DC 变换为交流电 AC 的装置 其科学术语为 inverter 逆变器 由于变频 器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫 inverter 故该产品本身就被命名为 inverter 即 变频器 变频器也可用于家电产品 使用变频器的家电产品中不仅有电机 例如空调等 还有荧 光灯等产品 用于电机控制的变频器 既可以改变电压 又可以改变频率 但用于荧光灯的变频器主要用于调 节电源供电的频率 汽车上使用的由电池 直流电 产生交流电的设备也以 inverter 的名称进行出 售 变频器的工作原理被广泛应用于各个领域 例如计算机电源的供电 在该项应用中 变频器 用于抑制反向电压 频率的波动及电源的瞬间断电 1 电机的旋转速度为什么能够自由地改变 1 r min 电机旋转速度单位 每分钟旋转次数 也可表示为 rpm 例如 2 极电机 50Hz 3000 r min 4 极电机 50Hz 1500 r min 结论 电机的旋转速度同频率成比例 本文中所指的电机为感应式交流电机 在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机 感应式交 流电机 以后简称为电机 的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率 由电机的工作原理决定电 机的极数是固定不变的 由于该极数值不是一个连续的数值 为 2 的倍数 例如极数为 2 4 6 所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度 另外 频率能够在电机的外面调节后再供给电机 这样电机的旋转速度就可以被自由的控制 因此 以控制频率为目的的变频器 是做为电机调速设备的优选设备 n 60f p n 同步速度 f 电源频率 p 电机极对数 结论 改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率而不改变电压 频率降低时会使电机出于过电压 过励磁 导致电机可能被烧坏 因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压 输出频率在额定频率以上时 电压却不可以 继续增加 最高只能是等于电机的额定电压 例如 为了使电机的旋转速度减半 把变频器的输出频率从 50Hz 改变到 25Hz 这时变频器的输 出电压就需要从 400V 改变到约 200V 2 当电机的旋转速度 频率 改变时 其输出转矩会怎样 1 工频电源 由电网提供的动力电源 商用电源 2 起动电流 当电机开始运转时 变频器的输出电流 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大 而当使用变频器供电时 这些冲击就要弱一些 工 频直接起动会产生一个大的起动起动电流 而当使用变频器时 变频器的输出电压和频率是逐渐 加到电机上的 所以电机起动电流和冲击要小些 通常 电机产生的转矩要随频率的减小 速度降 低 而减小 减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明 通过使用磁通矢量控制的变频器 将改善电机低速时转矩的不足 甚至在低速区电机也可输出足够的转矩 3 当变频器调速到大于 50Hz 频率时 电机的输出转矩将降低 通常的电机是按 50Hz 电压设计制造的 其额定转矩也是在这个电压范围内给出的 因此在额定 频率之下的调速称为恒转矩调速 T Te P60Hz 时 X 会相应减小 对于电机来说 T K I X K 常数 I 电流 X 磁通 因此转矩 T 会跟着 磁通 X 减小而减小 同时 小于 50Hz 时 由于 I R 很小 所以 U f E f 不变时 磁通 X 为常 数 转矩 T 和电流成正比 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载 转矩 能力 并 称为恒转矩调速 额定电流不变 最大转矩不变 结论 当变频器输出频率从 50Hz 以上增加时 电机的输出转矩会减小 5 其他和输出转矩有关的因素 发热和散热能力决定变频器的输出电流能力 从而影响变频器的输出转矩能力 载波频率 一般 变频器所标的额定电流都是以最高载波频率 最高环境温度下能保证持续输出的数值 降低载波 频率 电机的电流不会受到影响 但元器件的发热会减小 环境温度 就象不会因为检测到周围 温度比较低时就增大变频器保护电流值 海拔高度 海拔高度增加 对散热和绝缘性能都有影响 一般 1000m 以下可以不考虑 以上每 1000 米降容 5 就可以了 6 矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的 1 转矩提升 此功能增加变频器的输出电压 主要是低频时 以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失 从而改善电机的输出转矩 改善电机低速输出转矩不足的技术 使用 矢量控制 可以使电机在 低速 如 无速度传感器时 1Hz 对 4 极电机 其转速大约为 30r min 时的输出转矩可以达到电机 在 50Hz 供电输出的转矩 最大约为额定转矩的 150 对于常规的 V F 控制 电机的电压降随着 电机速度的降低而相对增加 这就导致由于励磁不足 而使电机不能获得足够的旋转力 为了补 偿这个不足 变频器中需要通过提高电压 来补偿电机速度降低而引起的电压降 变频器的这个 功能叫做 转矩提升 1 转矩提升功能是提高变频器的输出电压 然而即使提高很多输出电压 电机转矩并不能和其电流相对应的提高 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量 如 励磁分量 矢量控制 把电机的电流值进行分配 从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流 分量 如励磁分量 的数值 矢量控制 可以通过对电机端的电压降的响应 进行优化补偿 在不 增加电流的情况下 允许电机产出大的转矩 此功能对改善电机低速时温升也有效 7 变频器制动的情况 1 制动的概念 指电能从电机侧流到变频器侧 或供电电源侧 这时电机的转速高于同步转速 负 载的能量分为动能和势能 动能 由速度和重量确定其大小 随着物体的运动而累积 当动能减为零 时 该事物就处在停止状态 机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗 掉 对于变频器 如果输出频率降低 电机转速将跟随频率同样降低 这时会产生制动过程 由 制动产生的功率将返回到变频器侧 这些功率可以用电阻发热消耗 在用于提升类负载 在下降 时 能量 势能 也要返回到变频器 或电源 侧 进行制动 这种操作方法被称作 再生制动 而该 方法可应用于变频器制动 在减速期间 产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉 而是把能 量返回送到变频器电源侧的方法叫做 功率返回再生方法 在实际中 这种应用需要 能量回馈单 元 选件 怎样提高制动能力 为了用散热来消耗再生功率 需要在变频器侧安装制动电阻 为了 改善制动能力 不能期望靠增加变频器的容量来解决问题 请选用 制动阻 制动单元 或 功率 再生变换器 等选件来改善变频器的制动容量 8 关于冷却风扇 一般功率稍微大一点的变频器 都带有冷却风扇 同时 也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇 进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的 不能谁替代谁 其他关于散热的问题 1 在海拔高于 1000m 的地方 因为空气密度降低 因此应加大柜子的冷 却风量以改善冷却效果 理论上变频器也应考虑降容 1000m 每 5 但由于实际上因为设计上 变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大 所以也要看具体应用 比方说在 1500m 的地方 但是周期性负载 如电梯 就不必要降容 2 开关频率 变频器的发热主要来自于 IGBT IGBT 的发热有集中在开和关的瞬间 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了 有的厂家宣称降低开关频率可以扩容 就是这个道理 变频器维修 基本术语篇变频器维修 基本术语篇 三相 380V 电网电压从 变频器 的 L1 L2 L3 输入端输入后 首先要经过 变频器 的 整流桥整流 后经过电容的滤波 输出一大约530V 左右的直流电压 这 530V 也就是 我们常用来判断 变频器 整流部分好坏的最常测试点 当然整流桥最初是要经过断电测试 的 然后经过逆变电路 通过控制 逆变电路的通断来输出我们想要的合适频率的电压 变 频器 能变频最主要的就是控制 逆变电路的关断来 控制 输出频率 变频器故障有无数 种 好在现在 变频器 都趋于智能化 一般的故障它自己都能检测 并在控制 面版上 显示出其代码 用户只需查一下用户手册就能初步判断其故障原因 但有时 变频 器在运行中或启动时或加负载时 突然指示灯不亮 风扇不转 无输出 这时我们初学者 就不知该怎办了 其实很简单的 我们只要把变频器 的电源断了 断电测试一下它的 整流部分与逆变部分 大多情况下就能知其故障所在了 这里有一点要千万注意 断电后 不能马上测量 因 变频器 里有大电容存有几百伏 的高压 一定要等上十几分钟再测 这一点千万要注意 变频器 上电前整流桥及逆变电路的测试 具体测量方法如下 找到 变频器 直流输出端的 与 然后将万用表调到测量二极管档 黑表笔接 表笔分别接 变频器 的输入端 L1 L2 L3 端 整流桥的上半桥若是完好 万用表 应显示 0 3 的压降 若损坏则万用表显示 1 过量程 相反将红表笔接 黑表 笔分别接 L1 L2 L3 端应得到上述相同结果 若出现 1 则证明整流桥损 坏 然 后测试其逆变电路 方法如下 将万用表调到电阻 10 档将黑表笔接 红表笔接 变频器 的输出端 U V W 应有几十欧的阻值 反向应该无穷大 反之将红表笔接到 重复上述过程 应得到同样结果 这样经过测量在判断变频器 的整流部分与逆变 部分完好时 上电测量其直流输出端看是否有大约530V 高压 注意有时万用表显示 几十伏大家以为整流电路工作了 其实它并没工作 它正常工作会输出530V 左右 的高压 几十伏的电压是变频器 内部感应出来的 若没530V 左右高压这时往往是电 源版有问题 有的 变频器 就是由于电源版的一小贴片电阻被烧毁 导致电源板不工作 以致使 变频器 无显示无输出 风扇不转 指示灯不亮 这样就可以初步判断出变 频器 是哪部分出现了故障 然后拆机维修 时就可以重点测试怀疑故障部分 二二 技术基础技术基础 1 Electronic Line Shafting ELS 许多工业生产线都由多台机器组成 各轴之间 具有运动关系 过去是使用机械机构连接各轴 如果使用电子方式连接各轴 各州各有其 驱动马达 则称为 Electronic Line Shafting ELS 2 Auto Tuning 自动调 校 常见于磁束向量型变频器 的一种技术 能自动监测 找出 马达的参数 如转差 频率 场电流 转矩电流 定子阻抗 转子阻抗 定子感抗 转子感抗等 有了这些参数后 才能作 专据估算 及 转差 滑差 补偿 也因为此技术 在无编码器的运转下仍能获得 良好的运转精度 3 无编码器运转 在速度控制 上 与旧式 variable frenquency 变频器 的开回路比较 磁束向量型 变频器 内部由速度观测计算功能达成闭回路 马达侧不用装编码器也能达到 良好的速度精度 无编码器运转有如下好处 1 配线精省 2 不必担心 RF 杂讯对编 码器低电压信号的影响 3 在多震动的场合不用担心编码器的高故障率 4 变频器 的矢量 控制 在 AC 马达中 转子由定子绕组感应电流产生磁场 定子电流 含两部分 一部 分影响磁场 另一部分影响马达输出转矩 要使用 AC 马达在需要速度与 转矩 控制 的场合 必须能够把影响转矩的电流分离控制 而磁束矢量 控制 就能够分 离这两部分进行独立控制 具有大小及方向的物理量称为矢量 5 Field WeakeningField Weakening 线路可用以减弱马达的场电流 改变与磁场的 平衡关系 使马达高于基本转速运转 6 定转矩应用 所需转矩大小不因速度而变的场合 常用到 定转矩应用 如传送 带等负载 定转矩应用 通常需要较大的起动转矩 定转矩应用 在低速运转时易有马 达发热问题 解决的方法 最好 1 加大马达功率 2 使用装有定速冷却的变频器 专用 马达 即马达的冷却方式为强制风冷 7 变转矩应用 多见于离心式负载 例如泵 风机 风扇等 其使用 变频器 的目的一 般为节能 比如当风扇以50 转速运转时 其所需转矩小于全速运转所需 可变转矩 变频器 能够仅给与马达所需转矩 达到节能效果 次应用中短暂的巅峰负载通常无需给 与马达额外的能量 故变转矩 变频器 的过载能力可以适用于大部分用途 定转矩 变频 器的过载 电流 能力须为额定值150 1minute 而可变转矩 变频器 所需过载 电流 能力仅需额定值120 1minute 因为离心式机械用途中很少会超出额定电流 另外 变转矩用途所需起动转矩也较定转矩用途小 8 变频器 专用马达 所谓 Inverter duty Motor 主要特征如下 1 分离式它力通 风 它力风冷 2 10Hz 60Hz 为定转矩输出 3 高起动转矩 4 低噪音 5 马达装 有编码器 但并非所有称之为 变频器 专用马达的马达都具有上列特征 9 关于调速 1 调速 根据工况需要调整设备运行速度 以达到节能降耗 减少磨损 按需生产 等目的 2 直流调速 DC Controler motor 由直流控制器调节直流电机以达到调整速度的目的 3 交流变频调速 AC inverter motor 由变频器输出频率变化的三相交流电流从而控制交流电机的转 速 4 矢量变频调速 AC vector inverter 通过复杂的计算变换 使交流变频器按照直流电机的控 制方式去控制交流电机 从而达到精确速度控制 转矩控制 提高输出扭矩等特性 5 伺服控制 系统 Servo control system 在运动系统中引入速度反馈或位置反馈元件 通过负反馈的作用达到 极其精密的的速度控制 定位控制以及高动态响应 10 几个常见工业元件 1 测速发电机 Tacho generator 一种转速测量元件 有交流 直流之分 2 旋转变压器 Resolver 一种经济 准确地转速和角位移测量元件 3 光电编码器 Encoder 一 种精密的角位移 转速测量元件 适合在位置控制系统中作为反馈元件 4 PLC 工业用计算 控制装置 实现逻辑 时序 计算等控制功能 一般作为整个自动化控制系统的上位主机 5 HMI Human Machine Interface 人机界面 6 现场总线 Field Bus System 应用于工业控制现场 的串行通讯总线系统 大幅度降低接线成本 提高控制的抗干扰能力 7 分布式控制 Distributed control 区别于传统的集中式控制 强调各个节点设备的智能化 一般由现场总线系 统将各子设备连接起来 极大地提高系统应用的灵活性 可靠性 降低上位机的运算负担 11 关于电机的三个术语 1 防护等级 Protection Code IP 考察一个设备防止异物进入和防 水的能力 使 IEC 标准之一 其两个数字分别代表防异物和防水的能力 数值越高表明可以防止 更细小的物体进入以及经受更强烈的水流冲击 一般为 IP54 防尘 防泼洒水滴 以上防护等级的 设备可以直接应用于露天 2 绝缘等级 Insulation Grade 考察一个电气设备 一般针对电机 在保 证良好绝缘特性的前提下所能承受的极限温升能力 是 IEC 标准之一 一般有 B 级 85 度 F 级 105 度 H 级 125 度 变频器维修 常用元器件识别变频器维修 常用元器件识别 一 电阻 电阻在电路中用 R 加数字表示 如 R1 表示编号为 1 的电阻 电阻在电路中的主要作用为分流 限流 分压 偏置等 1 参数识别 电阻的单位为欧姆 倍率单位有 千欧 K 兆欧 M 等 换算方法是 1 兆 欧 1000 千欧 1000000 欧 电阻的参数标注方法有 3 种 即直标法 色标法和数标法 a 数标法主要用于贴片等小体积的电路 如 472 表示 47 100 即 4 7K 104 则表示 100K b 色环标注法使用最多 现举例如下 四色环电阻 五色环电阻 精密电阻 2 电阻的色标位置和倍率关系如下表所示 颜色 有效数字 倍率 允许偏差 银色 x0 01 10 金色 x0 1 5 黑色 0 0 棕色 1 x10 1 红色 2 x100 2 橙色 3 x1000 黄色 4 x10000 绿色 5 x100000 0 5 蓝色 6 x1000000 0 2 紫色 7 x10000000 0 1 灰色 8 x100000000 白色 9 x1000000000 二 电容 1 电容在电路中一般用 C 加数字表示 如 C13 表示编号为 13 的电容 电容是由两片金属膜紧靠 中间用绝缘材料隔开而组成的元件 电容的特性主要是隔直流通交流 电容容量的大小就是表示 能贮存电能的大小 电容对交流信号的阻碍作用称为容抗 它与交流信号的频率和电容量有关 容抗 XC 1 2 f c f 表示交流信号的频率 C 表示电容容量 电话机中常用电容的种类有电解电容 瓷片电容 贴片电容 独石电容 钽电容和涤纶电容等 2 识别方法 电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同 分直标法 色标法和数标法 3 种 电 容的基本单位用法拉 F 表示 其它单位还有 毫法 mF 微法 uF 纳法 nF 皮法 pF 其中 1 法拉 103 毫法 106 微法 109 纳法 1012 皮法 容量大的电容其容量值在电容上直接标明 如 10 uF 16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 字母表示法 1m 1000 uF 1P2 1 2PF 1n 1000PF 数字表示法 一般用三位数字表示容量大小 前两位表示有效数字 第 三位数字是倍率 如 102 表示 10 102PF 1000PF 224 表示 22 104PF 0 22 uF 3 电容容量误差表 符号 F G J K L M 允许误差 1 2 5 10 15 20 如 一瓷片电容为 104J 表示容 量为 0 1 uF 误差为 5 三 晶体二极管 晶体二极管在电路中常用 D 加数字表示 如 D5 表示编号为 5 的二极管 1 作用 二极管 的主要特性是单向导电性 也就是在正向电压的作用下 导通电阻很小 而在反向电压作用下导 通电阻极大或无穷大 正因为二极管具有上述特性 无绳电话机中常把它用在整流 隔离 稳压 极性保护 编码控制 调频调制和静噪等电路中 电话机里使用的晶体二极管按作用可分为 整 流二极管 如 1N4004 隔离二极管 如 1N4148 肖特基二极管 如 BAT85 发光二极管 稳压二极 管等 2 识别方法 二极管的识别很简单 小功率二极管的 N 极 负极 在二极管外表大多采用 一种色圈标出来 有些二极管也用二极管专用符号来表示 P 极 正极 或 N 极 负极 也有采用符 号标志为 P N 来确定二极管极性的 发光二极管的正负极可从引脚长短来识别 长脚为正 短脚为负 3 测试注意事项 用数字式万用表去测二极管时 红表笔接二极管的正极 黑表笔接 二极管的负极 此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值 这与指针式万用表的表笔接法刚好 相反 4 常用的 1N4000 系列二极管耐压比较如下 型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压 V 50 100 200 400 600 800 1000 电流 A 均为 1 四 稳压二极管 稳压二极管在电路中常用 ZD 加数字表示 如 ZD5 表示编号为 5 的稳压管 1 稳压二极管的 稳压原理 稳压二极管的特点就是击穿后 其两端的电压基本保持不变 这样 当把稳压管接入 电路以后 若由于电源电压发生波动 或其它原因造成电路中各点电压变动时 负载两端的电压 将基本保持不变 2 故障特点 稳压二极管的故障主要表现在开路 短路和稳压值不稳定 在这 3 种故障中 前一种故障表现出电源电压升高 后 2 种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不 稳定 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表 型号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 稳压值 3 3V 3 6V 3 9V 4 7V 5 1V 5 6V 6 2V 15V 27V 30V 75V 五 电感 电感在电路中常用 L 加数字表示 如 L6 表示编号为 6 的电感 电感线圈是将绝缘的导线在绝 缘的骨架上绕一定的圈数制成 直流可通过线圈 直流电阻就是导线本身的电阻 压降很小 当 交流信号通过线圈时 线圈两端将会产生自感电动势 自感电动势的方向与外加电压的方向相反 阻碍交流的通过 所以电感的特性是通直流阻交流 频率越高 线圈阻抗越大 电感在电路中可 与电容组成振荡电路 电感一般有直标法和色标法 色标法与电阻类似 如 棕 黑 金 金表 示 1uH 误差 5 的电感 电感的基本单位为 亨 H 换算单位有 1H 103mH 106uH 六 变容二极管 变容二极管是根据普通二极管内部 PN 结 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专 门设计出来的一种特殊二极管 变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路 上 实现低频信号调制到高频信号上 并发射出去 在工作状态 变容二极管调制电压一般加到 负极上 使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化 变容二极管发生故障 主要 表现为漏电或性能变差 1 发生漏电现象时 高频调制电路将不工作或调制性能变差 2 变容性 能变差时 高频调制电路的工作不稳定 使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真 出现上述情况之一时 就应该更换同型号的变容二极管 七 晶体三极管 晶体三极管在电路中常用 Q 加数字表示 如 Q17 表示编号为 17 的三极管 1 特点 晶体三 极管 简称三极管 是内部含有 2 个 PN 结 并且具有放大能力的特殊器件 它分 NPN 型和 PNP 型 两种类型 这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补 所谓 OTL 电路中的对管就是由 PNP 型和 NPN 型配对使用 电话机中常用的 PNP 型三极管有 A92 9015 等型号 NPN 型三极管有 A42 9014 9018 9013 9012 等型号 2 晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用 在常见 电路中有三种接法 为了便于比较 将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表 供大家参考 名称 共发射极电路 共集电极电路 射极输出器 共基极电路 输入阻抗 中 几百欧 几千欧 大 几十千欧以上 小 几欧 几十欧 输出阻抗 中 几千欧 几十千欧 小 几欧 几十欧 大 几十千欧 几百千欧 电压放大倍数 大 小 小于 1 并接近于 1 大 电流放大倍数 大 几十 大 几十 小 小于 1 并接近于 1 功率放大倍数 大 约 30 40 分贝 小 约 10 分贝 中 约 15 20 分贝 频率特性 高频差 好 好 续表应用 多级放大器中间级 低频放大输入级 输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒 流源电路 八 场效应晶体管放大器 1 场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点 因而也被广泛应用于各种电子设备中 尤其 用场效管做整个电子设备的输入级 可以获得一般晶体管很难达到的性能 2 场效应管分成结型 和绝缘栅型两大类 其控制原理都是一样的 如图 1 1 1 是两种型号的表示符号 3 场效应管与 晶体管的比较 1 场效应管是电压控制元件 而晶体管是电流控制元件 在只允许从信号源取较少 电流的情况下 应选用场效应管 而在信号电压较低 又允许从信号源取较多电流的条件下 应 选用晶体管 2 场效应管是利用多数载流子导电 所以称之为单极型器件 而晶体管是即有多数 载流子 也利用少数载流子导电 被称之为双极型器件 3 有些场效应管的源极和漏极可以互换 使用 栅压也可正可负 灵活性比晶体管好 4 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作 而且它的制造工艺可以很方便地把 很多场效应管集成在一块硅片上 因此场效应管在大规模集 成电路中得到了广泛的应用 九 常用晶体三极管的识别方法 晶体三极管在电路中常用 Q 加数字表示 如 Q17 表示编号为 17 的三极管 1 特点 晶体三 极管 简称三极管 是内部含有 2 个 PN 结 并且具有放大能力的特殊器件 它分 NPN 型和 PNP 型 两种类型 这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补 所谓 OTL 电路中的对管就是由 PNP 型和 NPN 型配对使用 电话机中常用的 PNP 型三极管有 A92 9015 等型号 NPN 型三极管有 A42 9014 9018 9013 9012 等型号 2 晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用 在常见 电路中有三种接法 为了便于比较 将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表 供大家参考 名称 共发射极电路 共集电极电路 射极输出器 共基极电路 输入阻抗 中 几百欧 几千欧 大 几十千欧以上 小 几欧 几十欧 输出阻抗 中 几千欧 几十千欧 小 几欧 几十欧 大 几十千欧 几百千欧 电压放大倍数 大 小 小于 1 并接近于 1 大 电流放大倍数 大 几十 大 几十 小 小于 1 并接近于 1 功率放大倍数 大 约 30 40 分贝 小 约 10 分贝 中 约 15 20 分贝 频率特性 高频差 好 好 变频器维修 变频器基本电路图分析变频器维修 变频器基本电路图分析 目前 通用型变频器绝大多数是交 直 交型变频器 通常尤以电压器变 频器为通用 其主回路 图 见图 1 1 它是变频器的核心电路 由整流回路 交 直交换 直流滤波电路 能耗电路 及逆变 电路 直 交变换 组成 当然 还包括有限流电路 制动电路 控制电路等组成部分 1 整流电路 如图 1 2 所示 通用变频器的整流电路是由三相桥 式整流桥组成 它的功能是将工频电源进行整 流 经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源 三相交流电源一般需经 过吸收电容和压敏电阻 网络引入整流桥的输入端 网络的作用 是吸收交流电网的高频谐波信号 和浪涌过电压 从而避免由此而损坏变频器 当电源电压为三相 380V 时 整流器件的最 大反向 电压一般为 1200 1600V 最大整流电流为变频器额定电流的两倍 2 滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机 无论异步电 动机处于电动或发电状态 在直流滤波电路 和异步电动机之间 总会有无功功率的交换 这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲 同时 三相整流桥输出 的电压和电流属直流脉冲电压和电流 为了减小直流电压和电流的波动 直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用 通用变频器直流滤波电 路的大容量铝电解 电容 通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组 以得到所需的耐压值和容量 另外 因 为电解电容器容量有较大的离散性 这将使它们随 的电压不相等 因此 电容器要各并联一个阻 值等相的匀压电阻 消除离散性的影响 因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命 3 逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下 将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任 意调节的交流电源 逆变电路的输出就是变频器的输出 所以逆变电路是变频器的核心电路之一 起着非常重要的作用 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件 GTR IGBT GTO 等 组成的三相桥式逆变电路 有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断 可以得到任意频 率的三相交流输出 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块 智能模 块的内部高度集成了整流模块 逆变模块 各种传感器 保护电路及驱动电路 如三菱公司 生产 的 IPMPM50RSA120 富士公司生产的 7MBP50RA060 西门子公司生产的 BSM50GD120 等 内部集成 了整流模块 功率因数校正 电路 IGBT 逆变模块及各种检测保护功能 模块的典型开关频率为 20KHz 保护功能为欠电压 过电压和过热故障时输出故障信号灯 逆变电路中都设置有续流电路 续流电路的功能是当频率下降时 异步电 动机的同步转速也随之下降 为异步电动机的再生电能 反馈至直流电路提供通道 在逆变过程中 寄生电感释放能量提供通道 另外 当位于同一桥臂 上的两个开 关 同时处于开通状态时将会出现短路现象 并烧毁换流器件 所以在实际的通用变 频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路 以保证电路的正常工作和在发生 意外情况时 对 换流器件进行保护 变频器电路分析变频器电路分析 新手入门篇新手入门篇 一一 变频器变频器维修入门维修入门 电路电路分析分析图图 对于变频器修理 仅了解以上基本电路还远远不够的 还须深刻了解以下主要电路 主回路主要 由整流电路 限流电路 滤波电路 制动电路 逆变电路和检测取样电路部分组成 图 2 1 是它 的结构图 1 驱动电路 驱动电路是将主控电路中 CPU 产生的六个 PWM 信号 经光电隔离和放大后 作为逆变电路的换流 器件 逆变模块 提供驱动信号 对 驱动电路的各种要求 因换流器件的不同而异 同时 一些开 发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块 有些品牌 型号的变频器直接采用专用驱动 模块 但是 大部分的变频器采用驱动电路 从修理的角度考虑 这里介绍较典型的驱动电路 图 2 2 是较常见的驱动电路 驱动电路电源见图 2 3 驱动电路由隔离放大电路 驱动放大电路 和驱动电路电源组成 三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路 三个下桥臂驱动电路是一 个公共的驱动电源电路 2 保护电路 当变频器出现异常时 为了使变频器因异常造成的损失减少到最小 甚至减少到零 每个品牌的 变频器都很重视保护功能 都设法增加保护功能 提高保护功能的有效性 在变频器保护功能的 领域 厂商可谓使尽解数 作好文章 这样 也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性 有 常规的检测保护电路 软件综合保护功能 有些变频器的驱动电路模块 智能功率模块 整流逆 变组合模块等 内部都具有保护功能 图 2 4 所示的电路是较典型的过流检测保护电路 由电流 取样 信号隔离放大 信号放大输出三部分组成 3 开关电源电路 开关电源电路向操作面板 主控板 驱动电路及风机等电路提供低压电源 图 2 5 富士 G11 型开 关电源电路组成的结构图 直流高压 P 端加到高频脉冲变压器初级端 开关调整管串接脉冲变压器另一个初级端后 再接到 直流高压 N 端 开关管周期性地导通 截止 使初级直流电压 换成矩形波 由脉冲变压器耦合到 次级 再经整流滤波后 获得相应的直流输出电压 它又对输出电压取样比较 去控制脉冲调宽 电路 以改变脉冲宽度的方式 使 输出电压稳定 4 主控板上通信电路 当变频器由可编程 PLC 或上位计算机 人机界面等进行控制时 必须通过通信接口相互传递信号 图 2 6 是 LG 变频器的通讯接口电路 变频器通信时 通常采用两线制的 RS485 接口 西门子变 频器也是一样 两线分别用于传递和接收信号 变频器在接收到信号后传递信号之前 这两种信 号都经过缓冲器 1701 75176B 等集成电路 以保证良好的通信效果 所以 变频器主控板上的 通信接口电路主要是指这部分电路 还有信号的抗干扰电路 5 外部控制电路 变频器外部控制电路主要是指频率设定电压输入 频率设定电流输入 正转 反转 点动及停止 运行控制 多档转速控制 频率设定电压 电流 输入信号通过变频器内的 A D 转换电路进入 CPU 其他一些控制通过变频器内输入电路的光耦隔离传递到 CPU 中 变频器知识大全变频器知识大全 新手入门篇新手入门篇 三三 一 变频器开关电源一 变频器开关电源电路电路 变频器开关电源主要包括输入电网滤波器 输入整流滤波器 变换器 输出整流滤波器 控制电 路 保护电路 我们公司产品开关电源电路如下图 是由 UC3844 组成的开关电路 开关电源主要有以下特点 1 体积小 重量轻 由于没有工频变频 器 所以体积和重量吸有线性电源的 20 30 2 功耗小 效率高 功率晶体管工作在开关状态 所以晶体管的上功耗小 转化效率高 一般为 60 70 而线性电源只有 30 40 二 二极管限幅二 二极管限幅电路电路 限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路 其特点是 当输入信号电压在某一范围时 电路处于线性放大状态 具有恒定的放大倍数 而超出此范围 进入非 线性区 放大倍数接近于 零或很低 在变频器电路设计中要求也是很高的 要做一个好的变频器维修技术员 了解它也相 当重要 1 二极管并联限幅器电路图如下所示 2 二极管串联限幅电路如下图所示 三 变频器控制三 变频器控制电路电路组成组成 如图 1 所示 控制电路由以下电路组成 频率 电压的运算电路 主电路的电压 电流检测电路 电动机的速度检测电路 将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路 以及逆变器和电动机的保 护电路 在图 1 点划线内 无速度检测电路为开环控制 在控制电路增加了速度检测电路 即增加速度指 令 可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制 1 运算电路 将外部的速度 转矩等 指令同检测电路的电流 电压信号进行比较运算 决定逆变器的输出电压 频率 2 电压 电流 检测电路 与主回路电位隔离检测电压 电流等 3 驱动电路 为驱动主电路器件的电路 它与 控制电路隔离使主电路器件导通 关断 4 I 0 输入输出电路 为了变频器更好人机交互 变频 器具有多种输入信号的输入 比如运行 多段速度运行等 信号 还有各种内部参数的输出 比如 电流 频率 保护动作驱动等 信号 5 速度检测电路 以装在异步电动轴机上的速度检测器 TG PLG 等 的信号为速度信号 送入运算回路 根据指令和运算可使电动机按指令速度运转 6 保 护电路 检测主电路的电压 电流等 当发生过载或过电压等异常时 为了防止逆变器和异步电 动机损坏 使逆变器停止工作或抑制电压 电流值 逆变器控制电路中的保护电路 可分为逆变 器保护和异步电动机保护两种 保护功能如下 五 变频器的变频器的 HCPL 316JHCPL 316J 特性特性 HCPL 316J 是由 Agilent 公司生产的一种 IGBT 门极驱动光耦合器 其内部集成集电极发射极电压 欠饱和检测电路及故障状态反馈电路 为驱动电路的可靠工作提供了保障 其特性为 兼容 CMOS TYL 电平 光隔离 故障状态反馈 开关时间最大 500ns 软 IGBT 关断 欠饱和检测及 欠压锁定保护 过流保护功能 宽工作电压范围 15 30V 用户可配置自动复位 自动关闭 DSP 与该耦合器结合实现 IGBT 的驱动 使得 IGBT VCE 欠饱和检测结构紧凑 低成本且易于实现 同时满足了宽范围的安全与调节需要 HCPL 316J 保护功能的实现 HCPL 316J 内置丰富的 IGBT 检 测及保护功能 使驱动电路设计起来更加方便 安全可靠 其中下面详述欠压锁定保护 UVLO 和 过流保护两种保护功能的工作原理 1 IGBT 欠压锁定保护 UVLO 功能 在刚刚上电的过程中 芯片供电电压由 0V 逐渐上升到最大值 如果此时芯片有输出会造成 IGBT 门极电压过低 那么它会工作在线性放大区 HCPL316J 芯片的 欠压锁定保护的功能 UVLO 可以解决此问题 当 VCC 与 VE 之间的电压值小于 12V 时 输出低电平 以防止 IGBT 工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁 示意图详见图 1 中含 UVLO 部分 图 1 HCPL 316J 内部原理图 2 IGBT 过流保护功能 HCPL 316J 具有对 IGBT 的过流保护功能 它通过检测 IGBT 的导通压降来实施保护动作 同样从 图上可以看出 在其内部有固定的 7V 电平 在检测电路工作时 它将检测到的 IGBT C E 极两端 的压降与内置的 7V 电平比较 当超过 7V 时 HCPL 316J 芯片输出低电平关断 IGBT 同时 一个 错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧 以便于采取相应的解决措施 在 IGBT 关断时 其 C E 极两端的电压必定是超过 7V 的 但此时 过流检测电路失效 HCPL 316J 芯片不会报故障信 号 实际上 由于二极管的管压降 在 IGBT 的 C E 极间电压不到 7V 时芯片就采取保护动作 整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路 它的核心部分是芯片 HCPL 316J 其中由控制 器 DSP TMS320F2812 产生 XPWM1 及 XCLEAR 信号输出给 HCPL 316J 同时 HCPL 316J 产生的 IGBT 故障信号 FAULT 给控制器 同时在芯片的输出端接了由 NPN 和 PNP 组成的推挽式输出电 路 目的是为了提高输出电流能力 匹配 IGBT 驱动要求 当 HCPL 316J 输出端 VOUT 输出为高 电平时 推挽电路上管 T1 导通 下管 T2 截止 三端稳压块 LM7915 输出端加在 IGBT 门极 VG1 上 IGBT VCE 为 15V IGBT 导通 当 HCPL 316J 输出端 VOUT 输出为低电平时 上管 T1 截止 下管 T1 导通 VCE 为 9V IGBT 关断 以上就是 IGBT 的开通关断过程 变频器维修知识变频器维修知识 新手入门新手入门 四四 一 先来了解模电和数电的区别一 先来了解模电和数电的区别 很多刚进入电子行业 自动化行业的人士对模似电子电路和数字电子电路存在一些疑惑 由其是 刚进这行的人更是不明了 当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉 所谓模似电子电路实际 是相对数字电子电路而言 模电 一般指频率在百兆 HZ 以下 电压在数十伏以内的模似信号以及 对此信号的分析 处理及相关器件的运用 百兆 HZ 以上的信号属于高频电子电路范畴 百伏以上 的信号属于强电或高压电范畴 数电 一般指通过数字逻辑和计算去分析 处理信号 数字逻辑 电路的构成以及运用 数电的输入和输出端一般由模电组成 构成数电的基本逻辑元素就是模电 中三级管饱和特性和截止特性 由于数电可大规模集成 可进行复杂的数学运算 对温度 干扰 老化等参数不敏感 因此是今后的发展方向 但现实世界中信息都是模似信息 光线 无线电 热 冷等 模电是不可能淘汰的 但就一个系统而言模电部分可能会减少 理想构成为 模似输入 AD 采样 数字化 数字处理 DA 转换 模似输出 二 运放与比较器的区别二 运放与比较器的区别 运算放大器与专用比较器在变频器主控板的控电路中比较常见 它的作用也不用我去形容了 做 这行的都比我清楚 1 运放可以连接成为比较输出 比较器就是比较 那么市面上为何单独出售 两种产品 他们有相同和不同之处是什么呢 2 比较器输出一般是 OC 便于电平转换 比较器 没有频补 SLEW RATE 比同级运放大 但接成放大器易自激 比较器的开环增益比一般放大器高 很多 因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化 3 频响是一方面 另处运放当比较器时输 出不稳定 不一定能满足后级逻辑电路的要求 4 比较器为集电极开路输出 容易输出 TTL 电平 而运放有饱和压降 使用不便 关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点 1 比较器的翻转速度快 大约在 NS 数量 级 而运放翻转速度一般为 US 数量级 特殊高速运放除外 2 运放可以输入负反馈电路 而比 较器不能使用负反馈 虽然比较器也有同相和反相两个输入端 便因为其内部没有相位补偿电路 如果输入负反馈 电路不能稳定工作 内部无相位补偿电路 这也是比较器比运放速度快的原因 3 运放输入初级一般采用推挽电路 双极性输出 而多数比较器输出极为集电级开路结构 所 以需要上拉电阻 单极性输出 容易和数字电路连接 三 肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别三 肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管 5us 以下 工艺上多采用掺金措施 结构上有采 用 PN 结型结构 有的采用改进的 PIN 结构 其正向压降高于普通二极管 1 2V 反向耐压多在 1200V 以下 从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级 前者反向恢复时间为数百纳秒或更长 后者则在 100 纳秒以下 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管 简称肖特基二极管 Schottky Barrier Diode 具有正向压降低 0 4 0 5V 反向恢复时间很短 10 40 纳秒 而且反向漏电 流较大 耐压低 一般低于 150V 多用于低电压场合 这两种管子通常用于开关电源 肖特基二极管和快恢复二极管区别 前者的恢复时间比后者小一百倍左右 前者的反向恢复时间 大约为几纳秒 前者的优点还有低功耗 大电流 超高速 电气特性当然都是二极管阿 快恢 复二极管在制造工艺上采用掺金 单纯的扩散等工艺 可获得较高的开关速度 同时也能得到较 高的耐压 目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件 肖特基二极管 反向耐压值较低 40V 50V 通态压降 0 3 0 6V 小于 10nS 的反向恢复时间 它是 具有肖特基特性的 金属半导体结 的二极管 其正向起始电压较低 其金属层除材料外 还可 以采用金 钼 镍 钛等材料 其半导体材料采用硅或砷化镓 多为 N 型半导体 这种器件是由 多数载流子导电的 所以 其反向饱和电流较以少数载流子导电的 PN 结大得多 由于肖特基二极 管中少数载流子的存贮效应甚微 所以其频率响仅为 RC 时间常数限制 因而 它是高频和快速开 关的理想器件 其工作频率可达 100GHz 并且 MIS 金属 绝缘体 半导体 肖特基二极管可以 用来制作太阳能电池或发光二极管 快恢复二极管 有 0 8 1 1V 的正向导通压降 35 85nS 的反向恢复时间 在导通和截止之间迅速 转换 提高了器件的使用频率并改善了波形 快恢复二极管在制造工艺上采用掺金 单纯的扩散 等工艺 可获得较高的开关速度 同时也能得到较高的耐压 目前快恢复二极管主要应用在逆变电 源中做整流元件 四 变频器用四 变频器用 电解电解电容电容在在电路电路中的作用中的作用 1 滤波作用 在电源电路中 整流电路将交流变成脉动的直流 而在整流电路之后接入一个较 大容量的电解电容 利用其充放电特性 使整流后的脉动直流电压变成相 对比较稳定的直流 电压 在实际中 为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化 所以在电源的输出 端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解 电容 由于大容量的电解电容一般具 有一定的电感 对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除 故在其两端并联了一只容量为 0 001 0 lpF 的电容 以滤除高频及脉冲干扰 2 2 耦合作用 在低频信号的传递与放大过程中 为防止前后两级电路的静态工作