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文档简介
1、,变频调速维护、保养实用技术培训,第五章 欠压与电磁干扰的维修,5.1 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,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
2、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
3、。 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 变频器欠压、缺相案例分析 案例1:一台三肯160kW变频
4、器,在工作中,偶尔报欠压停机。 案例现象: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,跳闸比较频繁,每个星期就跳几次,影响到正常工作。 案例检查:首先测量三相交流电压,均为385V,正常;再测量直流母线上电压,为510V,正常。 该厂共有两台同型号的三肯160kW变频器,将两台变频器启动,输出频率调整为40Hz,再测量两台变频器的直流母线电压,均为505V。,第五章 欠压与电磁干扰的维修,故障判断: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
5、出了问题,发出误报信号。 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,
6、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
7、,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
8、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
9、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
10、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
11、,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
12、(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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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、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
19、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
20、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42
21、0 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
22、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电回路进行谐波测试。测试谐波数据如表2 所列,谐波电流波形和谐波含量如图3、图4
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