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6SE48系列西门子变频器的常见故障及处理

信息来源:gkong.biz  时间:2010-01-07  浏览次数:99

  西门子变频器的保护功能实施得很完善,这样有利于保护变频器不受损害,也可保护变频器所驱动的设备。当故障发生时,线路接触器自动断路,电源区进行放电,显示相应的故障报警。工程师在长期维修西门子变频器的过程中,常见的故障有以下一些,并且总结出一些相应的检修和处理方法。
  1. 电源类故障
  故障信息显示为“power supply failture”,一般是变频器的直流控制电压的供电电源出现故障可能由以下几种原因形成:
  (1)电源板故障。 即电源和信号探测板有问题,这又分为两种情况。一种情况是直流电压超过限制值,正常所供给的直流电压有一定的上下限,p24v不能低于+18v,p15v即直流电压为+15v,n15v即直流电压为-15v,它们的绝对值不能低于13v。否则电子线路板会因无合适的直流电压而不能正常工作。这块电源板上有整流滤波等大功率环节,因此使用时间长了以后,容易产生过热而损坏。另一种情况是开关电源的故障,这都需要对线路板进行维修。
  (2)电容器容量发生变化。变频器经过一段时间的运行后,3300μf的电容有一定程度的老化,电容里的液体泄漏,导致变频器的储能有限。一般运行5~8年后才开始有此类问题,这时需要对电容进行检测,发现一定数量的电容容量降低后,必须进行更换。在电容的更换过程中,也容易出现两个问题:一是电容和电源板的间隙较近,中间有安装孔,电容较易通过安装孔对电源板放电而引起故障。二是电容安装螺丝容易起毛刺,如果安装不牢固,也容易引起电容放电,不能正常开机。
  2 .单相或多相故障
  故障信息显示为“inveter u ”or “inveter v or w”,原因是变频器单相或多相出现故障,若一个开关管的峰值电流i>3inrms,inrms即igbt的额定电流,或者变频器的一相的门极的辅助电源有毛病,就会出现这种情况。这种故障发生后,可引起变频器输出端发生短路,也可因不正确的控制器设定,导致马达振动明显。检修时一般是两种情况:
  (1)触发板故障
  西门子变频器进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。调制波为正弦波,载波为双极性的等腰三角波,调制波和载波的的交点站定了逆变桥输出相电压的脉冲系列。门控制板通过一个大比例集成的ic(asic)来实现,它包括一个分辨率可达0.001hz,最大频率为500hz的数字频率发生器和一个生成三相正弦波系统的脉宽调制器,这个调制器在恒定脉冲频率8khz下异步运行。它产生的电压脉冲交替地导通过和关断同一桥臂的两个开关功率器件。此线路板发生故障,就不能正常地产生电压脉冲,需要对此板进行更换和维修。
  (2)逆变器件故障
  西门子变频器采用的逆变器件是绝缘栅双极性晶体管—igbt,它的控制特点是输入阻抗高,栅极电流很小,故驱动功率小,只能工作在开关状态,不能工作在放大状态。它的开关频率可达到很高,但抗静电性能较差。igbt元件是否出故障,可以用欧姆表来进行测量判断。具体的步骤如下:
  ●断开变频器电源;
  ●断开所控制的电机;
  ●用欧姆表测量输出端和dc连接端a、d的阻抗(见附图),每个通过改变欧姆表的极性测两次,若变频器的igbt完好,则应是:从u2到a为低阻值,反之,高阻值;从u2到d高阻值;反之,低阻值。其它相也是如此。当igbt断开时,两次都是高阻值,若短路时都是低阻值。
  附图 变频器的主电路原理图
  3. 预充电故障
  故障信息显示为“pre-charging”,原因是变频器上电启动后,da直流电压充电有一个时间上的监控,在此期间若发生不允许的情况,则预充电停止。出现这种故障时检修预充电元件vl,测量预充电电阻并判断控制预充电的继电器是否吸合。检修时分四种情况:
  (1)检查直流线部分是否短路。 将电源隔离,在a和d之间测电阻,因有续流二极管的并入,需注意欧姆表的极性。如果发现短路,将电容断开再测电阻,看是否是直流线部分短路,还是变频器的某相故障。
  (2)检查整流桥v1。将元件断开电源,手动接通交流接触器k1,再在电源端测电阻:u1、v1、w1对a和d,实际上测整流桥的二极管是否正常。
  (3)能耗电阻。断开负载电阻,检查能耗电阻是否正常。
  (4)开关电源的变压器。检查变压器是否短路。
  4.能耗电阻故障
  故障信息显示为“pulsed resistor”,意即能耗电阻过载,产生的原因有三个方面,再生制动电压过高,制动功率过高或制动时间过短。能耗电阻器是一个附加元件,由于纺织化纤设备的负载是大惯性负载,因此在变频器的直流部分并联一个大功率开关管和能耗电阻器到da接线上,它的作用主要是在电源开启、关断状态或在加载状态时,动态地限制da线上的过压。但当制动电流超过额定时会中断运行。一般也是两种情况:
  (1)能耗电阻器故障。在实际使用的变频器中,脉冲电阻器选用了7.5ω/30kw的电阻。有一台变频器在使用几年后,由于变频器启停次数较多,引起电阻器发热,阻值有所下降。但西门子变频器对它的阻值有严格要求,要求大于等于7.5ω。因此,尽管这台变频器的能耗电阻器的阻值约为7.1ω,也会出现上述故障而不能正常开机。后改用一大功率的电阻,阻值约在8ω左右,才能开机。
  (2)igbt故障。在逆变器的igbt部分有故障,引起再生反馈电流过大,也会引起能耗电阻器过载故障。
  5 .过热故障
  故障信息显示为“over tem- perature”,是因为变频器的散热温度太高。变频器的发热主要是逆变器件引起的,逆变器件也是变频器中最重要而又最脆弱的部件,所以用来测温的温度传感器(ntc)也装在逆变器件的上半部分。当温度超过60℃时,变频器通过一个信号继电器来预报警;当达到 70℃时,变频器自动停机,来进行自我保护。过热一般是五种情况引起:
  (1)环境温度高。 有的车间环境温度高,离控制室距离太远,为节省电缆和易于现场操作,只好将变频器安装在车间现场。这时可将变频器的入风口加冷气管道,来帮助散热。
  (2)风扇故障。 变频器的排风风机是一个24v的直流电机,若出现风机轴承损坏或线圈烧坏,风机不转,即可引起变频器过热。
  (3)散热片太脏。 在变频器的逆变器的背后装有铝片散热装置,运行时间长以后,由于静电的作用,外面会覆盖灰尘,严重影响散热器的效果。所以要定时吹扫和清理。
  (4)负载过载。 变频器所带负载长时间过载,引起发热。这时要检查电动机、传动机构和所带负载。
  (5)温度传感器故障。 ntc即一个负的温度控制器,它的阻值随着温度升高而降低。这种情况比较少见。
  6. 接地故障
  故障信息显示为“ground fault”,是指变频器的输出端接地,或者因为电缆太长,对地产生一个太大的电容而引起。接地故障有以下几种情况:
  (1)所带电机接地。电机在运转过程中,由于轴承或线圈发热的原因,使电机线圈的某相接地或绝缘性能变差,造成接地故障。这是需对电机进行检修。
  (2)所接电缆接地。连接电机和变频器的电缆破损或过热引起绝缘性能变差,也容易引起接地故障。
  (3)变频器内部故障。在变频器长时间运行后,内部线路板绝缘性能变差,也会引起对地绝缘电阻偏小,变成接地故障。这时需对变频器线路板作绝缘处理,断电后喷绝缘漆,可消除此故障。
  7. 其它故障
  上述的是常见故障,但在使用过程中还会发生一些比较少见的故障如雷电干扰或其它的电磁干扰,它会引起变频器故障停机或参数紊乱。采取的办法其一是加金属外壳进行屏蔽(这种方法只适合于小功率的变频器),既可让变频器的电磁波不外泄,也可屏蔽掉外界的电磁信号的干扰。另外就是在变频器的输入、输出端加滤波器来消除谐波,也可消除干扰。
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