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ABB變頻器的故障及維修

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一.ABB變頻器的日常維護

1. ABB變頻器的注意事項

操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點,具有電工操作基本知識。在對變頻器進行檢查保養之前,必須在設備總電源全部切斷,并且等待變頻器放電結束之后進行。

2. ABB變頻器的日常檢查事項

變頻器上電之前應先檢查周圍環境的溫度及濕度,溫度過高會導致變頻器過熱報警,嚴重時會直接導致變頻器功率器件損壞、電路短路;空氣過于潮濕會導致變頻器內部直接短路。在變頻器運行時要注意其冷卻系統是否正常,如:風道排風是否流暢,風機是否有異常聲音。變頻器散熱效果如何將直接影響變頻器的正常運行,變頻器的排風系統如風扇旋轉是否流暢,進風口是否有灰塵及堵塞物都是日常檢查不可忽略的地方。此外日常檢查還要注意:電動機是否過熱,有異味;變頻器及電機是否有異常響聲;變頻器面板電流顯示是否偏大或電流變化幅度太大,輸出UVW三相電壓與電流是否平衡等

3. ABB變頻器的定期保養

清掃空氣過濾器冷卻風道及內部灰塵。檢查螺絲釘、螺栓以及即插件等是否松動,相間電阻是否有短路現象,正常應大于幾十兆歐。導體及絕緣體是否有腐蝕現象,如有要及時用酒精擦拭干凈。在條件允許的情況下,要用示波器測量開關電源輸出各路電壓的平穩性,測量驅動電路各路波形的方波是否有畸變。UVW相間波形是否為正弦波。

接觸器的觸點是否有打火痕跡,嚴重的要更換同型號或大于原容量的新品;確認控制電壓的正確性,進行順序保護動作試驗;確認保護顯示回路無異常;確認變頻器在單獨運行時輸出電壓的平衡度。建議定期檢查,應一年進行一次。

4.ABB伺服維修備件的更換

變頻器由多種部件組成,其中一些部件經長期工作后其性能會逐漸降低、老化,這也是變頻器發生故障的主要原因,為了保證設備長期的正常運轉,下列器件應定期更換:

⑴冷卻風扇

變頻器的功率模塊是發熱嚴重的器件,其連續工作所產生的熱量必須要及時排出,一般風扇的壽命為10kh~40kh。按變頻器連續運行折算為2~3年就要更換一次風扇。

⑵濾波電容

中間直流回路濾波電容,又稱電解電容,其主要作用就是平滑直流電壓,吸收直流中的低頻諧波,它的連續工作產生的熱量加上變頻器本身產生的熱量都會加快其電解液的干涸,直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次,一般其容量減少20%以上應更換。

ABB變頻器的故障及維修

二.ABB變頻器的故障排除

根據變頻器發生故障或損壞的特征,一般可分為兩類;一種是由于使用環境惡劣,高溫、導電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發故障(嚴重時,會出現打火、爆炸等異常現象)。這類故障

發生后,一般會使變頻器無任何顯示,其處理方法是先對變頻器解體檢查,重點查找損壞件,根據故障發生區,進行清理、測量、更換,然后全面測試,再恢復系統,空載試運行,觀察觸發回路輸出側的波形,當6組波形大小、相位差相等后,再加載運行,達到解決故障的目的;另一類是在運行中頻繁出現的自動停機現象,并伴隨著一定的故障顯示代碼,其處理措施可根據隨機說明書上提供的指導方法,進行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運行參數設定不合適,或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產生的一種保護動作現象。一類故障:

主電路故障

根據對變頻器實際故障發生次數和停機時間統計,主電路的故障率占60%以上;運行參數設定不當,導致的故障占20%左右;控制電路板出現的故障占15%;操作失誤和外部異常引起的故障占5%。從故障程度和處理困難性統計,此類故障發生必然造成元器件的損壞和報廢。是變頻器維修費用的主要消耗部分。

(1)整流塊的損壞

變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一,早期生產的變頻器整流塊均以二極管整流為主,目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式(調壓調頻型變頻器)。中、大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流,承擔著變頻器所有輸出電能的整流,易過熱,也易擊穿,其損壞后一般會出現變頻器不能送電、保險熔斷等現象,三相輸

入或輸出端呈低阻值(正常時其阻值達到兆歐以上)或短路。在更換整流塊時,要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導熱膏,再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時,可用同容量的其它類型的整流塊替代,其固定螺絲孔,必須重新鉆孔、攻絲,再安裝、接線。

(2)充電電阻易損壞

導致變頻器充電電阻損壞原因一般是:如主回路接觸器吸合不好時,造成通流時間過長而燒壞;或充電電流太大而燒壞電阻;或由于重載啟動時,主回路通電和RUN信號同時接通,使充電電阻既要通過充電電流,同時又要通過負載逆變電流,故易被燒壞。其損壞的特征,一般表現為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也可根據萬用表測量其電阻判斷。

(3)逆變器模塊燒壞

中、小型變頻器一般用三組IGBT(絕緣柵晶體管模塊);大容量的機種均采用多組IGBT并聯,故測量檢查時應分別逐一進行檢測。逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負載發生短路;負載過大,大電流持續運行;負載波動很大,導致浪涌電流過大;冷卻風扇效果差;致使模塊溫度過高,導致模塊燒壞、性能變差、參數變化等問題,引起逆變器輸出異常。

輔助控制電路故障

變頻器驅動電路、保護信號檢測及處理電路、脈沖發生及信號處理電路等控制電路稱為輔助電路。輔助電路發生故障后,其故障原因較為復雜,除固化程序丟失或集成塊損壞(這類故障處理方法一般只能采用控制板整塊更換或集成塊更換)外,其他故障較易判斷和處理。

(1)驅動電路故障

驅動電路用于驅動逆變器IGBT,也易發生故障。一般有明顯的損壞痕跡,諸如器件(電容、電阻、三極管及印刷板等)爆裂、變色、斷線等異常現象,但不會出現驅動電路全部損壞情況。處理方法一般是按照原理圖,每組驅動電路逐級逆向檢查、測量、替代、比較等方法;或與另一塊新的驅動板對照檢查、逐級尋找故障點。處理故障步驟:首先對整塊電路板清灰除污。如發現印刷電路斷線,則補線處理;查出損壞器件即更換;根據筆者實踐經驗分析,對懷疑的元器件,進行測量、對比、替代等方法判斷,有的器件需要離線測定。驅動電路修復后,還要應用示波器觀察各組驅動電路信號的輸出波形,如果三相脈沖大小、相位不相等,則驅動電路仍然有異常處(更換的元器件參數不匹配,也會引起這類現象),應重復檢查、處理。大功率晶體管工作的驅動電路的損壞也是導致過流保護功能動作的原因之一。驅動電路損壞表現出來常見的現象是缺相,或三相輸出電壓不相等,三相電流不平衡等特征。

(2)開關電源損壞

開關電源損壞的一個比較明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。開關電源的損壞常見的有開關管擊穿,脈沖變壓器燒壞,以及次級輸出整流二極管損壞,濾波電容使用時間過長,導致電容特性變化(容量降低或漏電電流較大),穩壓能力下降,也容易引起開關電源的損壞。

另外,變頻器通電后無顯示,也是較常見的故障現象之一,引起這類故障原因,多數也是由于開關電源的損壞所致。

(3)反饋、檢測電路故障

在使用變頻器過程中,經常會碰到變頻器無輸出現象。驅動電路損壞、逆變模塊損壞都有可能引起變頻器無輸出,此外輸出反饋電路出現故障也能引起此類故障現象。有時在實際中遇到變頻器有輸出頻率,沒有輸出電壓(實際輸出電壓非常小,可認為無輸出),這時則應考慮一下是否是反饋電路出現了故障所致。在反饋電路中用于降壓的反饋電阻是較容易出現故障的元件之一;

總之,變頻器常見故障有過流、過壓、欠壓以及過熱保護,并有相應的故障代碼,其代碼含義可查閱隨機使用說明書,參考處理措施進行解決。過流經常是由于IGBT功率模塊的損壞而導致的,在更換功率模塊的同時,應先檢查驅動電路的工作狀態,以免由于驅動電路的損壞,導致或IGBT功率模塊的重復損壞;欠壓故障發生的主要原因是快速熔斷器或整流模塊的損壞,以及電壓檢測電路的損壞,電壓檢測采樣信號是從主直流回路直接取樣,經高阻值電阻降壓,并通過光耦隔離后送到CPU處理,由高低電平判斷是欠壓還是過壓;過熱停機,多數原因是由冷卻風扇散熱不足引起的。

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