电工维修技师论文-变频器的安装与维护.

1、维修电工技师论文 第 10 页 2019/4/8变频器的选择与故障维护的方法 现代电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术已在迅速发展，电气传动 技术正面临一场历史性的革命。 交流传动逐渐成为电气传动的主流， 异步电动机 调速系统中，效率最高、性能最好的是变频调速系统。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器和交流鼠笼式感应电 动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作， 缩小了体积， 降低了维 修率。受益于节能减排、绿色新政，作为节能的重要设备，变频器产业的潜力非 常巨大，是未来战略性产业之一。因此保障变频器可靠运行，有效降低故障停机时间，保证企业生产效率。变 频器的安装与维护

2、将起到重要的作用。一、三相异步电动机的几种调速方式三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s) 从上式可见，改变供电频率 f 、电动 机的极对数 p 及转差率 s 均可太到改变转速的目的。 从调速的本质来看， 不同的 调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。 在生产机械中 广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、 斩波调 速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变 同步转速的有改变定子极对数的多速电动机， 改变定子电压、 频率的变频调速有 能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种

3、：高效调速 指时转差率不变， 因此无转差损耗， 如多速电动机、 变频调速以及能将转差损耗 回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子 串电阻调速方法， 能量就损耗在转子回路中； 电磁离合器的调速方法， 能量损耗 在离合器线圈中； 液力偶合器调速， 能量损耗在液力偶合器的油中。 一般来说转 差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。1、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达 到调速目的，特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级

4、差较大，不能获得平滑调速；5、可以与调压调速、 电磁转差离合器配合使用， 获得较高效率的平滑调速特 性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重 设备、风机、水泵等。2、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。 变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器， 变频器可分成交流直流交 流变频器和交流交流变频器两大类， 目前国内大都使用交直交变频器。 其 特点：1、效率高，调速过程中没有附加损耗2、应用范围广，可用于笼型异步电动机3、调速范围大，特性硬，精度高4、技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

5、3、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机 的转差，达到调速的目的。 大部分转差功率被串入的附加电势所吸收， 再利用产 生附加的装置， 把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。 根据转差功率 吸收利用方式， 串级调速可分为电机串级调速、 机械串级调速及晶闸管串级调速 形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速7 0% 90%的生产机械上；3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大；本

6、方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。4、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较 低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制 方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。5、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得 不同转速。 由于电动机的转矩与电压平方成正比， 因此最大转矩下降很多， 其调 速范围较小， 使一般笼型电动机难以应用。 为了扩大调速范围， 调压调速应采用 转子电阻值大的笼型电动机， 如专供调压调速用的力矩电动机，

7、 或者在绕线式电 动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在 2：1 以上的场合应采 用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有 串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。 调压调速的特点：1、调压调速线路简单，易实现自动控制。2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。6、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器） 三部分组成。直流励磁电源功率较小， 通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成， 改变

8、晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械 联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动； 磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。 当电枢与磁极均为静止时， 如励磁绕组 通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对 N、S 极性交替的磁极，其磁通经过 电枢。当电枢随拖动电动机旋转时， 由于电枢与磁极间相对运动， 因而使电枢感 应产生涡流， 此涡流与磁通相互作用产生转矩， 带动有磁极的转子按同一方向旋 转，但其转速恒低于电枢的转速 N1,这是一种转差调速方式，变动转差离合器 的直流励磁电流， 便可改变离合器的输出转矩

9、和转速。 电磁调速电动机的调速特 点：八、1 、装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；2、调速平滑、无级调速3、对电网无谐影响；4、速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。7、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置， 一般由泵轮和涡轮组成， 它们统称工作轮， 放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时， 处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时， 就在同一转向上给涡轮叶片以推力， 使其带动生产机械运转。 液力耦合器的动力 转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。 在工作过程中， 改变充液率

10、就可以 改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：1、功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；2、结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；3、尺寸小，能容大；4、控制调节方便，容易实现自动控制。本方法适用于风机、水泵的调速。二、安装环境与安装要求1变频器不易安装在震动的地方，振动加速度多被限制在0.30.6G以下。因为变频器里面的主回路连接螺丝容易松动，有不少变频器谅是因为这样而 损坏的。2、安装场所的周围温度不能超过 (-10 C至+40C)。因为电解电容的环境温度 每升高 10 度，寿命近似减半，而两个大的整流滤波电解电容，是变频器的 核心重要组成部件；还会对变

11、频器内部IGBT模块的散热性能产生很大的影 响，从而影响变频器的寿命。3、空气相对湿度W 90%无凝露，避免变频器在太阳下直晒。4、变频器要安装在清洁的场所。不要在有油性、酸性的气体、雾气、灰尘、 辐射区的环境使用变频器。5、变频器背面要使用耐温材料。变频器背面是散热片，温度会很高。6、安装在控制柜内时，可在柜内安装换气扇。防止柜内温度超过额定值。3.1.2 安装要求1、变频器只能垂直并列安装，上下间隙100mm因变频器内部装有冷却风扇 以强制风冷，其上下左右与相邻的物品和挡板(墙)必须保持足够的空间。2、请根据电机容量合理的选择变频器。3、变频器与电机必须接地。变频器正确接地是提高系统稳定性

12、，抑制噪声能 力的重要手段。变频器接地应和动力设备接地点分开。4、电机电缆布线距离最长为 500 米。动力线与控制线必须分开走线。 变频器旁边不要装有大电流而且经常动作的接触器， 因为它对变频器干扰非 常大，经常使变频器误动作。5、变频器的输出只能接电阻 / 电感性负载， 而不能接电容性负载。 不要安装电 力电容器、浪涌抑制器和电容式单相电动机在变频器输出端。6、当内置制动电阻在高频度制动时，需外接制动电阻来替代。3.1.3 变频器的接线1、变频器输入端最好接上一个空气开关，保护电流值不能过大，以防止发生 短路时烧毁太严重。2、控制线尽量不要太长。 因为这样容易使控制板受电磁波干扰而产生误动作

13、， 也会导致控制板损坏，超过 2 米长的最好用屏蔽线。3、为防止电磁波干扰，变频器输入、输出、控制线最好用屏蔽线，屏蔽层接 线方法不能错，否则作用相反，有需要的可加装滤波器，调低载波频率。4、一定不能将N端子接地。因为当变频器拖动电机处于制动状态时，电动机 就变成了发电机， 电机电荷由功率模块整流成直流堆积在主电路上， 那么发 出来的电能将会被整流电路堵在主电路上， 如果电机还在发电， 主电路上的 电压将会越来越高。 变频器内部的电压检测电路， 检测到电压上升到设定值 时，保护电路将电能经过耗能电阻进入负极消耗多余能量， 主电路电压下降； 如果N端子直接接地，电机电荷通过模块与地行程回路，模块

14、会承受不了这 么大的电流。所以接地就会炸模块。3.1.4 变频器的调试1、调试变频器时应先空载、后轻载、再重载。2、变频器的空载通电：检查变频器的接地；将变频器电源输入端经漏电保护开关接到电源上；检查显示屏显示是否正常；熟悉变频器的操作键。3、变频器带电机空载运行：设置电机的基本参数；将变频器设置为本地操作 模式，按运行、停止键， 观察电机是否正常启动、 停止；熟悉变频器的故障代码， 对变频器运行发生时，并进行处理。4、带载试运行：手动操作变频器面板的运行停止键，观察显示屏及电机运行 停止过程有无异常现象； 如果电机停止过程中变频器出现过流保护， 应重新设定 减速时间；如果设定时间内仍保护应改

15、变停止的运行曲线；如果仍有运行故障， 应增加最大电流保护值，至少有10%- 20%勺保护余量；如果还有故障，应更换 更大一级功率的变频器。三、变频器勺维护3.2.1 变频器勺检查注意事项切断变频器电源 5 分钟后，(充电指示灯熄灭)用万用表等确认直流母线间勺 电压已降到安全电压 36v 以下后才可进行检修。3.2.2 变频器勺清洁1 、始终保持变频器表面在清洁状态。用清洁剂喷到外壳上用脱脂棉擦拭，一 般可以采用压缩空气吹灰勺办法清洁。2、清理变频器冷却风扇与柜内换气扇勺灰尘。灰尘与潮湿是变频器勺最致命 杀手，最好将变频器安装在空调房里，或装有滤尘网勺电柜里，要定时清扫 电路板和散热器上勺灰尘，

16、停机一段时间勺变频器在通电前最好用电吹风吹 一下。3.2.3 日常检查1、环境温度是否正常，要求在-10 C+40C范围内，以25C左右为好；2 、变频器在显示面板上显示勺输出电流、电压、频率等各种数据是否正常；3 、显示面板上显示勺字符是否清楚，是否缺少字符；4 、用测温仪器检测变频器是否过热，是否有异味；5 、变频器风扇运转是否正常，有无异常，散热风道是否通畅；当散热风扇坏 了以后，他会发出过热保护，当风扇有响声应该更换。6 、变频器运行中是否有故障报警显示；7、检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V(380VX 1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限，即使变频器没运行，也

17、会对变频器线路板 造成损坏。3.2.4 定期检查1 、定期检查勺重点是变频器运行时无法检查勺部位，重点检查冷却系统，即冷却风机和散热器，冷却风机主要是轴承磨损，散热器要定期清洁；2 、电解电容器受周围温度及使用条件勺影响，容量变小或老化；3 、接触器触点有无磨损或接线松动；4 、充电电阻是否过热；5 、接线端子有无松动及控制电源是否正常。3.2.5 零部件勺更换1 、冷却风扇 : 变频器主电路中勺半导体器件靠冷却风扇强制散热， 保证其工作温度正常。冷却风扇勺寿命受限于轴承，需要 23年更换一次。2 、滤波电容器：变频器中勺大容量电解电容器，其寿命受周围温度及使用条件勺影响很大。使用周期大约为

18、5 年。3 、继电器和接触器：长时间使用会有接触不良现象，根据其寿命进行更换。4 、熔断器：正常使用条件下寿命约为 10 年。四、变频器常见故障代码及分析故障诊断 根据我厂的生产需要我厂采购的艾默生的变频器， 现在我就在日常生产中遇到变 频器故障及处理方法，我做了如下的总结：1、电流检测故障 （如报 E019，E001）：（1）控制板 Q1（15050026）坏。（ 2） 7840坏：在变频器通电时，用直流档，黑接 5 脚，红分别接 6，7，8 脚， 值为 2.5，2.5，5 为正常，否则 7840坏。（ 3）小板坏：在变频器通电时，用直流档，黑接 7840 的 5 脚，红分别接小板的 脚从左

19、到右应为 2.5，2.5，2.5，3.4 1.5 ，0，1.6。 如值不 对，小板坏：此 时可更换小板坏中的三个小 IC（39030024 LMV393）, 如还不好，更换小板。2、显示POFF:驱动板上电POFF测CVD电压正常应为2.6 2.7，如测得1.9 , 可能R51,R52,C36,C37,排线中的某一个坏， 其中的电解电容坏的最多。只在带 电机运行时报POFF驱动板变压器也有可能坏。3、缓冲电阻坏： 缓冲电阻和滤波大电容是成对的。如果其一坏，另一个很可能 也坏。缓冲电阻坏也有可能是继电器不吸合 （继电器坏或控制板坏， 或与二者相 连的电路上元件坏）引起。单相输入（220V）的变频

20、器，特别要注意：如果无显示或炸机，很可能是用户接入了三相电（380V）引起的（可 察控制板的故障记录：母线电压是否由 310变为了 540）。此时不断IPM的整流 桥已坏，滤波大电容也坏（或炸裂或顶面凸起变硬）。如果只更换IPM后就上电， 会听到“啪，啪”的响声（电容内的声音），应立即掉电，否则 IPM的整流桥又 会坏。发现一个大电容坏，最好都换新的。因电容是易坏易老化的器件。4、 不制动：01180099，01180100, 01180113，01180114 的制动管不在 IPM 内 部，变频器炸机和不显示很可能就是在变频器停机制动时引起的，所以更换 IPM 后，一定要检测制动电路的好坏：

21、制动光耦，制动管（ MOS管不好测，可测其串 联的续流二极管，正常应为0.37左右），门极电阻（也就是MO管的门极电阻， 正常应为100欧姆）。修好上电后，TD900 F093改为150,报E007,红接P（+）, 黑接PB,如电压在17 30跳动，制动正常。TD3200 F133=150直流电压270 350V 制动起作用。5、炸整流桥： 如果测得部分整流桥损坏，而逆变桥全是好的，就有可能是正负 母排之间打火引起。 环境潮湿是主因， 一般是有水滴在正负接线端子之间， 或者 是有水滴在正接线端子和散热器之间引起炸机的。 此种坏机的接线端子绝缘性已 变差，一定要更换，否则一上电又炸了。另一种原因

22、就是滤波大电容短路（或炸 裂或顶面凸起变硬），也要注意更换电容。&TD3000上电显示POFF: 1、驱动板CVD电压在2.5V2.8V是否正常?2、驱动板IU、IV、IW电压是否正常？（电流检测电路）3、控制板VREF基准电压是否正常？检查 T1和2.5V的稳压管U24以上都正常的话，请重新烧写两个DSP程序。请注意擦除后要下电几秒再上电写 入程序。否则，DSP坏。整机修好上电显示正常后，要经过以下步骤才按运行，可减少炸机的可能性。直流档红接“十”，黑分别接 U V W TD900,TD3200单相的都应为310v,TD900 三相的都应为 540v。TD1000,TD3000,EV1000

23、,EV2000都应为 5-10V.如不对， 不能按运行， 否则十有八九会炸机。 此时应停机更换对应的光耦和二极 管，再重复以上过程，直至电压对了才按运行。7、显示E010:上电显示E010,霍尔坏。运行显示E010,模块坏。 当变频器一上 电就显示E010,应是电流检测电路本身有故障了。即变频器还没有运行，没有电 流输出，但电路已检测到有输出电流了。小功率机常是TL082C 坏，大功率机常是霍尔坏。到底 U V W 哪相电流有问题？可用如下方法判断： 用表的mv档红接IU,IV,IW 的测试点，正常应为0,如果哪个点偏高（例如 + 10）或偏低（例如10），就是对应相电流有问题。IV=1000

24、mv, V相霍尔坏。当变频器上电显示正常，一按运行就显示 E010,模块坏的可能性最大。哪相模块 坏，可用如下方法判断：上电，直流档红接“十”，黑分别接UVW正常都应为5-10V，如其中一相偏高很多，此相模块坏。8、输出不平衡如测IPM和光耦，电阻都是好的，一般是光耦的性能变差了，对应更换即好。当然，控制板，IPM也有坏的。判断IPM是上桥坏还是下桥坏，可 用如下方法判断：上电并按运行，直流档红接“十”，黑分别接U V W正常都应为210V,如其中一相为0,下桥坏。直流档黑接“ ”，红分别接 U V W，正 常都应210V,如其中一相为0, 上桥坏。9、EV2000控制板故障处理：上电POFF

25、测U1的76, 77脚或C19,C18的电压正常为1.6V,如正常，DSP坏; 如电压低（如 3.8V,0.5v ） ,U19,U20 坏。无显示：测3.3V Q10的3脚与GNDfe阻小，正常0.6K.DSP坏。无显示：测U24 的8脚只有1.5V,正常为2.5V.测L3不通，L3坏。否则DSP坏。无显示：测U17-LM324的4和11脚（+ 15V）短路.上电摸LM324发现U17 和U18有点热，拆下后不短路了。 U17和U18坏。无显示：5V短路。U6坏。显示E004:测U1的76, 77脚或C19,C18的电压为 3.8V. 正常为 1.6V, U19,U20 坏。一按运行炸机：U5

26、,U9坏。VRF无 10V: U42,C107,C108 坏。报E010:上工装测试U-灯常亮：U9坏。BRAKE灯常亮，继电器K1响（即故障 继电器吸合）：U6坏。报E019:分别测IU,IV,IW 对应的IC U19,U20,U21的第8脚电 压为0.34 ,0.40 , 6.46。故 U21 坏。10、EV2000上电键盘4个8加5个灯闪烁故障：控制板 U8坏。EV1000小体积控制板03025856:无显示：测CN3的6脚（SPISIMO-OUT电压为 0V,正常为5V.此脚对应U4的16脚，4脚对DSP的21脚，正常为3.3V,实测为 0V。故U1-DSP坏。EV1000大小体积控制

27、板频率无法下调（50HZ不变）：L8虚 焊或碰坏。TD900小体积频率调不到50HZ只有49.80左右，控制板D10基准飘移，即5.1V 稳压管不良TD1000小体积控制板 03023847:报 E001:U7坏。TD3000控制板：上电后操作方式改变：在更改操作方式时有时出现E016,U13EEPRO坏TD3200控制板：更改机型号时出现POFF恢复出厂参数时报E028:生产老化前送 修, DSP的 93脚RS1信号经R19,U11变为RSEEPROM号至U U4,用表量R19不通， 手拔R19裂开（表面一点也看不出来），即EEPRO不能复位所有控制板写软件： （1）不上电（出现 110）：

28、（ A ）短路 。（ B） 晶振不起振（正常上电测电 压：电源 3.3V, 频率输出端 1.6V, 如电压不对， 晶振坏） 。（2）写不进软件（出现 113，114）： 一般是 DSP坏。11、EV2000驱动板F14B2GM1（03022682）:S,T相频率测不过（偏大 10多倍）：COMf GND路，原因是变压器下连锡。多种驱动板：前面电压测过，后面就测不过且电脑程序也死了：小黑电感10010131 的电感量变小。电源板F1A4M3GR1（03025544） U,V,W过流测试偏小一点：U6 TL082C运算放大 有偏差。多种整机报多种故障： 当生产整机送修时， 首先检查有无人为错误，

29、然后检查板 与板之间的连接处，板与IGBT的连接处。因单板是测过的，IGBT本身坏的很 少。很故障原因都是与软排线相连的插座内有一根或多根针未弹起。12、报POFF或 E019故障处理：生产FECD整机老化后PQCW试报POFF或 E019, 用手摸U1有点热，更换U1后OK写不进软件：FECDg制板U1 U2 U16 U301 都写不进软件，在测试工装上电发现5V短路，但用万用表量5V到地之间的电阻 值又正常。拆过很多器件，分析了很久才了现 U329装反。修生产送修的单板， 首先不要急着去测量，去换器件维修。要先全面观察：正面，反面，故障点近距 离，远距离等有无连锡，虚焊，装反，装错。13、

30、EV2000控制板故障处理: 上电POFF测U1的76，77脚或C19,C18的电压正常为1.6V,如正常，DSP坏; 如电压低（如3.8V,0.5v ） ,U19,U20坏。无显示：测3.3V Q10的3脚与GNC电 阻小，正常0.6K.DSP坏。无显示：测U24的8脚只有1.5V,正常为2.5V.测L3 不通，L3坏。否则DSF坏。无显示：测U17-LM324勺4和11脚（+ 15V）短 路.上电摸LM324发现U17和U18有点热，拆下后不短路了。U17和U18坏。无 显示：5V短路。U6坏。显示E004:测U1的76, 77脚或C19,C18的电压为3.8V. 正常为 1.6V, U1

31、9,U20坏。一按运行炸机：U5,U9坏。VRF无 10V: U42,C107,C108 坏.报E010:上工装测试U-灯常亮：U9坏。BRAKE灯常亮，继电器K1响（即故 障继电器吸合）： U6坏。报E019: 分别测IU,IV,IW 对应的IC U19,U20,U21 的第8脚电 压为0.34，0.40，6.46。故U21坏。五、结合生产需要变频器的事故处理及变频器在运行中出现跳闸事故，处理有以下几种方法：一、静态测试1、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,正常时有几十欧的阻值，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，说明整流桥有故障。B.红表棒接P端时，电 阻无穷大，可以断定整流桥故障或启动电阻出现故障。2、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N端，重复以上步骤应得到相同结果， 否则可确定逆变模块