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ABB變頻器ACS510維修常見報(bào)警分析
一、變頻器的常見報(bào)警分析
1.1變頻器充電起動(dòng)電路報(bào)警ACS510系列變頻器一般為電壓型變頻器，采用交—直—交工作方式。當(dāng)變頻器剛上電時(shí)，由于直流側(cè)的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個(gè)起動(dòng)電阻來限制充電電流。充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點(diǎn)或晶閘管將電阻短路。起動(dòng)電路故障一般表現(xiàn)為起動(dòng)電阻燒壞，ACS510系列變頻器報(bào)警顯示為OVERVOLTAGE過電壓報(bào)警。為了減小變頻器的體積而選擇較小起動(dòng)電阻，其值多為10—50Ω，功率為10—50W；當(dāng)變頻器的交流輸入電源頻繁接通，或者旁路的觸點(diǎn)接觸不良時(shí)，都會導(dǎo)致起動(dòng)電阻燒壞。因此在替換電阻的同時(shí)，必須找出原因，如果故障是由輸入側(cè)電源頻率開始引起的，必須消除這種現(xiàn)象才能將變頻器投入使用，如果故障只由旁路接觸器元件引起，則必須更換這些器件。
1.2變頻器無故障報(bào)警，卻不能高速運(yùn)行
經(jīng)檢查ACS510系列變頻器參數(shù)設(shè)置正確，調(diào)速輸入信號正常，經(jīng)上電運(yùn)行測試，變頻器直流母線電壓只有450V左右（正常應(yīng)在580V-600V），再測輸入側(cè)，發(fā)現(xiàn)缺了一相。故障原因是輸入側(cè)的一個(gè)空氣開關(guān)一相接觸不良造成的。造成變頻器輸入缺相不報(bào)警，仍能在低頻段工作，是因?yàn)槎鄶?shù)變頻器的母線電壓下限為400V，只有當(dāng)母線電壓降至400V以下時(shí)，變頻器才報(bào)告故障。而`當(dāng)兩相輸入時(shí)，直流母線電壓為380V×1.2=452V＞400V。當(dāng)變頻器不運(yùn)行時(shí)，由于平波電容的作用，直流電壓也可達(dá)到正常值，新型的變頻器都采用PWM控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相時(shí)仍可以正常工作，但因輸入電壓，輸出電壓低，造成異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低頻率上不去。
1.3變頻器顯示過流報(bào)警
ACS510系列變頻器出現(xiàn)OVERCURRENT過流報(bào)警顯示時(shí)，首先檢查加速時(shí)間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負(fù)載是否太重。如果沒有這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點(diǎn)，復(fù)位后運(yùn)行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象。如果是，很可能是IPM模塊出現(xiàn)故障，因?yàn)镮PM模塊內(nèi)含有過壓過流，欠壓，過載、過熱，缺相、短路等保護(hù)功能，而這些故障信號都是經(jīng)模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到控制器的。在控制器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上。應(yīng)更換IPM模塊。
1.4變頻器顯示過壓報(bào)警
ACS510系列變頻器出現(xiàn)過壓故障，顯示為OVERVOLTAGE過壓報(bào)警，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動(dòng)作而跳閘，這種情形，通常只需斷開變頻器電源1分鐘左右再上電即可，另一種情況是變頻器驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載，而出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象。這種情況下，一是將減速時(shí)間參數(shù)加長或增大制動(dòng)電阻（制動(dòng)單元）；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車方式。
1.5電機(jī)發(fā)熱，變頻器顯示過載報(bào)警
如果ACS510系列變頻器出現(xiàn)MOT OVERTEMP電機(jī)過熱報(bào)警，對于已經(jīng)投入運(yùn)行的變頻器，必須檢查負(fù)載狀況，對于新安裝的變頻器出現(xiàn)這種故障，很可能是V/F曲線設(shè)置不當(dāng)或電機(jī)參數(shù)設(shè)置有問題，此時(shí)必須正確設(shè)置好各種參數(shù)，另外，電機(jī)在低頻的工作時(shí)散熱性能變差，也會出現(xiàn)這種情況，這時(shí)就需加裝散熱裝置。電機(jī)發(fā)熱，主要是基于變頻器估算值或溫度反饋值。這種報(bào)警信息表明電機(jī)過載故障，跳閘即將發(fā)生，應(yīng)該對電機(jī)的過載情況以及溫度傳感器進(jìn)行檢查。
二、 變頻器控制盤上顯示的故障診斷分析
2.1控制盤上顯示DC UNDERVOLT(直流欠壓) 故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)DC UNDERVOLT故障代碼時(shí)，表示變頻器處于欠壓故障狀態(tài)。主要原因有輸入電源過低或缺相、變頻器內(nèi)部電壓檢測電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320V~460V，在實(shí)際應(yīng)用中變頻器滿載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入電壓低于340V時(shí)可能會出現(xiàn)欠壓保護(hù)，這時(shí)應(yīng)提高電網(wǎng)輸入電壓或變頻器降額使用；若輸入電壓正常，變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)DC UNDERVOLT故障，則可判斷為變頻器內(nèi)部故障；若變頻器主回路正常，出現(xiàn)DC UNDERVOLT報(bào)警的原因大多為電壓檢測電路故障，一般變頻器的電壓檢測電路為開關(guān)電源的一組輸出，經(jīng)過取樣、比較電路后給CPU處理器，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，CPU根據(jù)比較信號輸出故障封鎖信號，封鎖IGBT，同時(shí)顯示故障代碼。同時(shí)，也要對外回路進(jìn)行檢查，比如供電電源缺相、熔斷器熔斷、主電源欠壓等。
2.2控制盤上顯示DC OVERVOLT/OVERCURRENT(直流過壓/過流)故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)DC UNDERVOLT/OVERCURRENT故障顯示時(shí)，表示變頻器在減速中出現(xiàn)過壓或過流故障，主要原因?yàn)殡姍C(jī)過載、減速時(shí)間過短、負(fù)載回饋能量過大未能及時(shí)被釋放。若電機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性較大的負(fù)載時(shí)，當(dāng)變頻器頻率（即電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速）下降時(shí)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過壓或過流保護(hù)。現(xiàn)場處理時(shí)在不影響生產(chǎn)工藝的情況下可延長變頻器的減速時(shí)間，若負(fù)載慣性較大，又要求在一定時(shí)間內(nèi)停機(jī)時(shí)，則要加裝外部制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，ACS510系列變頻器22kW以下的機(jī)型均內(nèi)置制動(dòng)單元，只需加外部制動(dòng)電阻即可，電阻選配可根據(jù)產(chǎn)品說明中標(biāo)準(zhǔn)選用，對于功率22kW以上的機(jī)型則要求外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。
DC OVERVOLT/OVERCURRENT故障一般只在變頻器減速停機(jī)過程中才會出現(xiàn)，如果變頻器在其它運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)該故障，則可能是變頻器內(nèi)部的開關(guān)電源部分，如電壓檢測電路或電流檢測電路異常而引起等。
2.3控制盤上顯示CURR MEAS (電流測量)故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)CURR MEAS故障顯示時(shí)，表示電流檢測故障，通用變頻器電流檢測一般采用電流傳感器，通過檢測變頻器兩相輸出電流來實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行電流的檢測、顯示及保護(hù)功能，輸出電流經(jīng)電流傳感器輸出線性電壓信號，經(jīng)放大比較電路輸送給CPU處理器，CPU處理器根據(jù)不同信號判斷變頻器是否處于過電流狀態(tài)，如果輸出電流超過保護(hù)值，則故障封鎖保護(hù)電路動(dòng)作，封鎖IGBT脈沖信號，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
ACS510系列變頻器出現(xiàn)CURR MEAS故障顯示時(shí)，主要原因?yàn)殡娏鱾鞲衅鞴收匣螂娏鳈z測放大比較電路異常，前者可通過更換傳感器解決，后者大多為相關(guān)電流檢測IC電路或IC芯片工作電源異常，可通過更換相關(guān)IC或維修相關(guān)電源解決。
2.4控制盤上顯示EARTH FAULT(接地故障)故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示時(shí)，表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因?yàn)檩敵鼋拥囟搪贰⒆冾l器至電機(jī)的電纜線過長（超過50m）、逆變模塊或其保護(hù)電路故障。現(xiàn)場處理時(shí)先拆去電機(jī)線，測量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時(shí)檢查電機(jī)是否對地短路及電機(jī)線是否超過允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內(nèi)部IGBT模塊驅(qū)動(dòng)或保護(hù)電路異常。一般IGBT過流保護(hù)是通過檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的。
當(dāng)IGBT正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)IGBT過流時(shí)管壓降VCE會隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí)，檢測二極管DB將反向?qū)ǎ藭r(shí)反向電流信號經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路送給CPU處理器，CPU封鎖IGBT輸出，以達(dá)到保護(hù)作用。如果檢測二極管DB損壞，ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示，現(xiàn)場處理時(shí)可更換檢測二極管以排除故障。
ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示時(shí)，可能在電機(jī)或電機(jī)電纜處檢測到了接地故障。在變頻器運(yùn)行或停止的時(shí)候ACS510系列變頻器都能監(jiān)控接地故障，變頻器在停止的時(shí)候接地故障監(jiān)測靈敏度更高，并且能夠報(bào)告發(fā)生故障的位置。當(dāng)ACS510系列變頻器出現(xiàn)EARTH FAULT故障顯示時(shí)，還應(yīng)當(dāng)做好如下工作：
1）檢查排出進(jìn)線接地故障；
2）檢查變頻器至電機(jī)的電纜長度沒有超過允許的最大長度；
3）如果輸入電源是三角形連接，而且輸入功率電纜的電容很大，則可能導(dǎo)致運(yùn)行停止情況下的接地故障的誤發(fā)，這種接地故障的誤發(fā)可以通過設(shè)置將其退出。
2.5控制盤上顯示DEV OVEHTEMP(過熱) 故障的診斷
ACS510系列變頻器出現(xiàn)DEV OVEHTEMP故障顯示時(shí)，表示變頻器過熱，可能的原因主要有：風(fēng)扇故障、空氣流通受阻、散熱器積塵、環(huán)境溫度過高、散熱風(fēng)扇損壞不轉(zhuǎn)電機(jī)負(fù)載過大以及溫度檢測電路異常。現(xiàn)場處理時(shí)先判斷變頻器是否確實(shí)存在溫度過高情況，如果溫度過高可先按以上原因排除故障；若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)DEV OVEHTEMP報(bào)警，則故障原因?yàn)闇囟葯z測電路故障。ABB 22kW以下機(jī)型采用的七單元逆變模塊，內(nèi)部集成有溫度元件，如果模塊內(nèi)此部分電路故障也會出現(xiàn)DEV OVEHTEMP報(bào)警，另一方面當(dāng)溫度檢測運(yùn)算電路異常時(shí)也會出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。
三、變頻器的外部回路常見故障的分析
變頻器的外部回路大體上可以分為兩大部分，一部分是負(fù)責(zé)變頻器啟/停操作的控制回路；另一部分是負(fù)責(zé)變頻器信號傳遞的信號回路，現(xiàn)就以ACS510系列變頻器的外部回路常為例對變頻器見故障進(jìn)行了分析。
3.1變頻器啟/停控制回路常見故障的分析
變頻器控制回路一般分就地和遠(yuǎn)方，所謂的就地操作就是控制變頻調(diào)速電機(jī)啟/停由變頻器自帶的控制功能來實(shí)現(xiàn)，不要通過接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停。這一部分主要靠變頻器內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)，因此這里不做分析。另一部分是遠(yuǎn)方操作，遠(yuǎn)方操作又可以分為變頻器柜面操作和上位機(jī)遠(yuǎn)程操作。變頻器柜面操作不能實(shí)現(xiàn)變頻器的啟/停時(shí)，首先要檢查變頻器柜面的啟/停按鈕，按鈕的故障比較多一點(diǎn)，其次就是對柜內(nèi)的端子排接線和繼電器進(jìn)行檢查；如果是上位機(jī)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作時(shí)，應(yīng)在端子排上找出實(shí)現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程啟/停操作的端子，將其短接。如果短接后變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)啟/停，則說明上位機(jī)或者連接上位機(jī)與變頻器柜之間的電纜故障，要逐步檢查排出；否則就要對柜內(nèi)的端子排接線和繼電器進(jìn)行檢查，以實(shí)現(xiàn)變頻器的遠(yuǎn)程操作。
3.2變頻器信號回路常見故障的分析
變頻器的信號回路是傳遞變頻器與上位機(jī)之間信號的回路，如果信號回路故障，將導(dǎo)致信號的丟失或信號的錯(cuò)傳，都將影響變頻器的正常運(yùn)行，由于信號回路大多都是4-20mA的弱電流信號，極容易接錯(cuò)線且不容易發(fā)現(xiàn)。例如曾經(jīng)將變頻器的電流量上傳信號與頻率量上傳信號接錯(cuò)造成運(yùn)行人員的誤判斷，遇到這樣的故障，只能認(rèn)真分析電流量及電流量上傳信號與頻率量及率量上傳信號的變化情況，核對電纜以及回路編號，確認(rèn)無誤后將其改正；上位機(jī)與變頻器之間還有一個(gè)給定量和反饋量的信號傳遞，如果將這兩個(gè)量接反，變頻器將不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，如果遇到這樣的故障，首先要從端子排中找出給定量和反饋量信號的端子，將其打開， 然后用有源信號發(fā)生器分別給回路中加入4-20mA的電流信號，如果加入信號后變頻器上能顯示對應(yīng)的頻率量，說明此回路是上位機(jī)對變頻器的給定量的信號回路；如果加入信號后上位機(jī)上能顯示對應(yīng)的頻率量，說明此回路是變頻器對上位機(jī)的反饋量的信號回路。
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