電氣維修工應(yīng)會變頻器的應(yīng)用與維修.

1、變頻器的應(yīng)用與維護(hù) 總結(jié) 概概 述述一一變頻器的結(jié)構(gòu)與原理變頻器的結(jié)構(gòu)與原理二二 變頻器的接線與測量變頻器的接線與測量三三 變頻器的調(diào)試與維護(hù)變頻器的調(diào)試與維護(hù)四四 任何技術(shù)都是由簡單到復(fù)雜，再由復(fù)雜到簡 單。所謂簡單，就是一學(xué)就會，使用方便；所謂復(fù)雜就是功能多，技術(shù)難度大。變頻器這一新技術(shù)也是遵循這一規(guī)律發(fā)展而來。欲知其因，請看下述講解： 1.定義 變頻器是采用電子功率器件，將工頻電源轉(zhuǎn)換為各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行的控制設(shè)備。 一、概述 2.變頻器的作用 變頻器可用于交流電動機(jī)調(diào)速控制的所有場合，如工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的提升機(jī)、起重機(jī)、軋鋼機(jī)以及家用變頻空調(diào)等均可采用變頻器。并可以節(jié)能

2、、提高生產(chǎn)效率、改造傳統(tǒng)工業(yè)，改善流程、提高自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。 一、概述 3.變頻器的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 向高壓、大功率模塊化發(fā)展，絕緣柵雙極晶體管(IGBT）、電力晶體管(GTR）將成為主要功率元件，普通晶閘管(SCR），可關(guān)斷晶閘管(GTO）將退出；采用矢量控制、磁通（磁鏈）控制、微機(jī)技術(shù)及數(shù)字化技術(shù)。 一、概述 4.變頻器的分類按變頻電路分：交直交；交交按輸出類型分：電流型；電壓型 按控制方式分：U/f；矢量控制；按電源相數(shù)分：單相；三相按模塊器件分：IGBT；BJT；GTR等 一、概述 1.變頻器的結(jié)構(gòu) 電路組成：主電路（整流與逆變）、控制電路（CPU與 脈沖發(fā)生

3、器）、檢測電路（取樣與整形）； 外部接口：頻率控制；輸出監(jiān)視；通信接口；功 能擴(kuò)展；操作面板。其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。 二、變頻器的結(jié)構(gòu)原理 圖圖1 變頻器原理圖變頻器原理圖 二、變頻器的 結(jié)構(gòu)原理 2 變頻器的原理 交流電源經(jīng)整流模塊整流后輸出脈動直流，經(jīng)電容慮波成為直流電，然后再經(jīng)逆變模塊變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，改變模塊的觸發(fā)脈沖相位，即可改變逆變輸出的交流電的頻率。 3 變頻器的主要參數(shù) 型號 型號代表變頻器的系列、主要參數(shù)和生產(chǎn)序號，包含產(chǎn)品銘牌上的基本數(shù)據(jù)。 如FRN 0.2 G11S 2JE FRN：富士FRENIC5000系列變頻器 0.2：0.2kW電機(jī) G11S：用于一般工業(yè)設(shè)備

4、 2JE：200V級 容量 容量是指變頻器額定輸出電壓與其電流的乘積， 額定輸出電壓是輸出頻率與電動機(jī)頻率相等時的最大電壓；額定電流指變頻器連續(xù)運(yùn)行時允許輸出的電流值。國內(nèi)變頻器在使用時應(yīng)有一定的裕量，如表1所示。 3 變頻器的主要參數(shù) 表1 國內(nèi)變頻器容量的裕量（kW） 電機(jī)功率變頻器容量 電機(jī)功率變頻器容量0.4,0.750.4,0.752 220,3020,3050501.5,2.21.5,2.24 4373760603.73.76 645,5545,551001005.55.5101075,9075,901501507.57.51515110,13211015

5、11,15252516016023023018.518.53535 過載能力 指輸出電流超出額定電流的允許范圍和時間，通常設(shè)為150%In、60s或180%Ih、5s 輸出頻率 0.1400Hz ，通常為50Hz 控制特性 運(yùn)行控制方式U/f控制方式，矢量控制方式 3 變頻器的主要參數(shù) 4 變頻器輸出頻率的控制方法 鍵盤設(shè)定控制：由鍵盤設(shè)定數(shù)據(jù)控制 外部設(shè)定控制：由外部信號控制 模擬量控制：05V電壓、420mA電流控制 數(shù)字量控制：通信接口方式控制 對于應(yīng)用需求靈活性配置對于應(yīng)用需求靈活性配置多種配置（進(jìn)線電抗器、出線電抗器等）用于編程用于編程&通訊需求的靈活性配置通訊需求的靈活性配

6、置 操作面板, 通訊卡選件和客戶型的特殊指示需求不同的防護(hù)等級需求不同的防護(hù)等級需求IP23, IP54; IP54 雙通道排風(fēng)型控制需求的靈活性配置控制需求的靈活性配置足夠大的可旋轉(zhuǎn)的控制面板易維護(hù)易維護(hù)變頻器安裝在滑行導(dǎo)軌上可靠性可靠性經(jīng)過驗證和測試的冷卻系統(tǒng)安全安全通過半導(dǎo)體快熔來保證安全圖2 變頻器柜內(nèi)布置圖6 變頻器柜內(nèi)部布置 思考： 【1】 如圖1所示，若將輸入端L1和L2的電源線對調(diào)，三相交流電動機(jī)M的轉(zhuǎn)向是否會改變？ 【解】 不會。因為將輸入端L1和L2的電源線對調(diào)，雖然改變了輸入端電源的相序，但是輸出端電壓的相序并沒有改變，因為輸入端不同相序的電源經(jīng)過整流后都得到相同的直流電

7、，不會影響輸出端的相序。 三、變頻器的接線與測試 1 主電路的接線 R.S.T端接三相交流電源，U.V.W端接電動機(jī)； 但不能用接觸器的觸頭來控制變頻器的運(yùn)行和停止，而應(yīng)該使用控制面板上的操作鍵或接線端子上的控制信號；變頻器的輸出端不能接電力電容器或浪涌吸收器；電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如果和生產(chǎn)要求不一致，最好用調(diào)換變頻器輸出相序的方法，不要用調(diào)換控制端子FWD或REV的控制信號來改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 2 控制線路的接線 模擬信號的接線模擬信號的抗干擾能力差，必須用屏蔽線，屏蔽層靠近變頻器的一端，應(yīng)接控制電路的公共端（COM），而不要接到變頻器的地端（E）或大地，如下圖所示。屏蔽層的另一端應(yīng)該懸空。

8、 頻率設(shè)定電位器的接線頻率設(shè)定電位器必須根據(jù)其端子號進(jìn)行正確連接，如下圖所示，否則變頻器將不能正確工作。頻率設(shè)定電位器的接線 變頻器的接地 （a）專用地線（標(biāo)準(zhǔn)）；（b）共用地線（可以）；（c）共用地線（不行） 對電纜電線的要求 思考 2 如果把輸入電源接到U、V、W端，是否可行？會有何后果？ 絕對不行。如果把輸入電源接到了U、V、W端，會造成兩相間的短路而將逆變管燒壞，如圖3所示。 圖 33 變頻器的測試整流模塊和逆變模塊的測試在變頻器的R、S、T和U、V、W端子上，用萬用表電阻R1K檔，測量其阻值，根據(jù)讀數(shù)即可判定模塊的好壞。一般不導(dǎo)通時讀數(shù)為，導(dǎo)通時讀數(shù)喲為幾十歐姆。模塊測試所用的電路和

9、符號如圖4所示。圖4 模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)大功率晶體管（GTR）的簡易測量 如果大功率晶體管（GTR）有問題，在沒有GTR測試設(shè)備條件下可用萬用表簡易判斷，步驟如下：（1）關(guān)斷輸入電源，確保CHARGE燈不亮后，拆除端子的R、S、T和U、V、W接線。（2）拆除控制電路板上的連接件，將電路板連同附件板一起從設(shè)備上拆下。（3）如果模塊是并聯(lián)使用，拔出模塊B2、E2和B2x、E2x中的并聯(lián)端子（只拔電線的端子插頭，不要拔電線本身），然后測試每個模塊，模塊的原理圖和端子平面圖如圖5所示。（4）把萬用表置到100或1K檔，如圖6所示。圖5 GTR模塊的原理及端子平面圖 圖6 GTR模塊的測量 當(dāng)被測量的兩端不通

10、時，萬用表的電阻值為無窮大當(dāng)被測量的兩端導(dǎo)通時，萬用表測到的電阻值喲為幾百歐，用這種方法可初步判斷GTR是否已壞。 整流橋模塊的測量電阻檔R1K紅筆接P+，黑筆依次測R.S.T端，阻值小為正常；再將黑筆接N，紅筆分別接R.S.T端，阻值小為正常。圖74 大功率晶體管（GTR）的更換 （1）拆除已損壞模塊上的主電路接線。（2）拔出損壞模塊上的基極控制信號線（拔時手拿端子插頭，不要拔電線）。（3）把固定模塊的螺絲釘擰下，取出已損壞GTR。（4）選擇與損壞模塊參數(shù)相同的器件，測量合格后， 在該GTR的底部涂少量導(dǎo)熱硅膠，涂勻后將底部覆蓋住即可。（6）將基極信號引線腳插在GTR的基極上，對標(biāo)有“不能用

11、手觸摸部件”的地方盡量不要觸摸，如果需要觸摸，手應(yīng)先與大地接通的金屬接觸后再去處理這些部件。（7）恢復(fù)控制電路和主電路接線。5 絕緣電阻的測量 （1）變頻器主電路絕緣電阻的測量。必須把所有進(jìn)線端（R、S、T）和出線端（U、V、W）都連接起來后再測量其絕緣電阻，如圖8所示，兆歐表指示值不小于5M為正常。 圖8 用兆歐表測試電路 （2）控制電路絕緣電阻的測量。為防止高壓損壞電子元件，一般不要用兆歐表或其他有高電壓的儀器進(jìn)行測量。改用萬用表的電阻檔來測量，測量值大于1M為正常 。四、變頻器的調(diào)試與維護(hù) 調(diào)試前，首先檢查變頻器的型號是否有誤，端子之間、外露導(dǎo)電部分是否有短路、接地現(xiàn)象，接地線是否可靠，

12、并確認(rèn)：（1）輸出端子（U、V、W）是否誤接；（2）制動單元端子是否誤接；（3）屏蔽線的屏蔽部分是否誤接； 然后再進(jìn)行下述調(diào)試。1 變頻器的通電和預(yù)置 熟悉鍵盤上各鍵的功能，試進(jìn)行“起動”、“停止”等基本操作，察看變頻器的工作情況是否正常。進(jìn)行功能預(yù)置，預(yù)置完后，先校對較易觀察的項目如升速和降速時間、點動頻率、多擋變速時的各擋頻率是否與預(yù)置的內(nèi)容相符合。同時檢查三相輸出電壓是否平衡。 2 變頻器的空載試驗 先將頻率置于0位，合上電源微微提升工作頻率，觀察電動機(jī)的起轉(zhuǎn)情況及旋轉(zhuǎn)方向是否正確，如方向相反，則予以糾正。將頻率調(diào)至額定值，讓電動機(jī)運(yùn)行一段時間如一切正常，再選若干個常用的工作頻率，也使電

13、動機(jī)運(yùn)行一段時間。將給定頻率信號突降至0（或按停止按鈕），觀察電動機(jī)的制動情況是否正常。 3 日常維護(hù)與檢查 日常檢查包括不停止變頻器運(yùn)行或不拆卸其板進(jìn)行通電和起動試驗，通過目測變頻器的運(yùn)行狀況，確認(rèn)有無異常，通常檢查如下內(nèi)容：鍵盤面板是否整潔 、變頻器是否有異常聲音 、周圍環(huán)境有無灰塵 、各連接線及外圍電器元件是否有松動 、進(jìn)線電源是否異常 。 思考 3為什么不能用搖表測量變頻器的器件？ 因為搖表輸出的電壓在500V以上，而變頻器內(nèi)的器件如CPU等耐壓很低，如果用搖表直接測量，就會將其擊穿。1 主要故障類型 參數(shù)設(shè)置故障 過電流和過載故障 過電壓和欠壓故障 綜合性故障：過熱保護(hù)、漏電流報警動

14、作、靜電干擾 2 常見故障和處理方法： 通過變頻器的報警信息、報警代碼、數(shù)據(jù)，幫助故障診斷分析。五、常見故障與處理方法 過流故障 1）電機(jī)負(fù)載突變引起較大沖擊 2）電機(jī)內(nèi)部電纜絕緣損壞，線匝間及對地短路引起過電流 3）測速編碼器速度反饋信號丟失或不正常引起過流 4）接觸器觸點瞬間抖動、損壞，接觸不良形成缺相運(yùn)行等 過壓故障 1）電源電壓過高 2）降速時間過短 3）制動單元不理想，中間回路直流電壓過高 4）負(fù)載突然變小，負(fù)載慣性大 5）載波頻率設(shè)置不合適 欠壓故障 1）電源問題（電源電壓偏低、電源缺相） 2）變頻器運(yùn)行后欠壓 3）變頻器內(nèi)部故障 過熱故障 1)環(huán)境溫度高 2)負(fù)載過大 3)散熱片

15、吸附灰塵多、冷卻風(fēng)扇故障 4)變頻器內(nèi)部故障 無故障顯示、電動機(jī)不能啟動1)控制端子正在輸入自由旋轉(zhuǎn)命令或直流制動命令，運(yùn)行指令輸入無效 2)檢查 主回路檢查：電源電壓，LCD是否顯示報警，變頻器與電機(jī)連接是否正確； 輸入信號檢查：是否輸入起動信號和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)信號，是否已設(shè)定頻率或上限頻率過低； 功能檢查: 各種功能代碼是否正確； 負(fù)載檢查: 負(fù)載是否太大，或機(jī)械有無堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 無故障顯示，電動機(jī)能啟動但不能調(diào)速 1）頻率上、下限設(shè)定不正確 2）程序運(yùn)行設(shè)定不正確 3）檢查： 檢查頻率設(shè)定 面板或外部信號調(diào)整，輸出是否變化 是否多部增減速度連接 增減速時間是否合適 變頻器內(nèi)部故障 電動機(jī)加速過

16、程中失速 1）加速時間設(shè)定過短 2）負(fù)載過大 3）轉(zhuǎn)矩提升量不夠 4）檢查： 加速時間； 電機(jī)和負(fù)載慣量是否太大； 電機(jī)端子電壓是否降低； 負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否太大； 變頻器故障或干擾使變頻器不能正常工作。 一般修理步驟1）整流濾波電路：整流橋、慮波、限流2）逆變電路 ：IGBT、反向二極管、驅(qū)動模塊、逆變橋3）控制電路：開關(guān)電源、采樣電路4）修理后通電：通電步驟、防短路、參數(shù)檢查、空載試驗5）帶載試驗：低速、高速、帶載 3 故障排除實例 例1一臺富士（FUJI）FVR055G7S變頻器，通電后各種顯示正常，但無電壓輸出。 原因分析：面板顯示正常，說明變頻器本身無故障，可能是由于某一控制信號丟失而不能正常工作。 檢查電路：查外部控制回路，發(fā)現(xiàn)FWD（正轉(zhuǎn)）與COM（公共端）之間串聯(lián)的接觸器常開輔助觸點未接通，使之不能正常起動。 處理方法：更換了一對觸點后，故障排除。 例2 一臺富士FRN200G7變頻器，通電后鍵盤面板無顯示。 原因分析：無顯示應(yīng)查電源是否正常。 檢查電路：拆下主板，通電后測量5V