全西門(mén)子變頻器常見(jiàn)故障分析和處理方法介紹-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯全西門(mén)子變頻器常見(jiàn)故障分析和處理方法介紹-基礎(chǔ)電子西門(mén)子變頻器概述

西門(mén)子變頻器是由德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的變頻器品牌，主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機(jī)的速度。并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動(dòng)態(tài)特性、超強(qiáng)的過(guò)載能力、創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能以及無(wú)可比擬的靈活性，在變頻器市場(chǎng)占據(jù)著重要的地位。

西門(mén)子變頻器在中國(guó)市場(chǎng)的使用早是在鋼鐵行業(yè)，然而在當(dāng)時(shí)電機(jī)調(diào)速還是以直流調(diào)速為主，變頻器的應(yīng)用還是一個(gè)新興的市場(chǎng)，但隨著電子元器件的不斷發(fā)展以及控制理論的不斷成熟，變頻調(diào)速已逐步取代了直流調(diào)速，成為驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的主流，西門(mén)子變頻器因其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)在這巨大的中國(guó)市場(chǎng)中取得了超規(guī)模的發(fā)展，西門(mén)子在中國(guó)變頻器市場(chǎng)的成功發(fā)展應(yīng)該說(shuō)是西門(mén)子品牌與技術(shù)的完美結(jié)合。在中國(guó)市場(chǎng)上我們能碰到的早期的西門(mén)子變頻器主要有電流源的SIMOVERTA，以及電壓源的SIMOVERTP，這些變頻器也主要由于設(shè)備的引進(jìn)而一起進(jìn)入了中國(guó)的市場(chǎng)，目前仍有少量的使用，而其后在中國(guó)市場(chǎng)大量銷(xiāo)售的主要有MICROMASTER和MIDIMASTER，以及西門(mén)子變頻器為成功的一個(gè)系列SIMOVERTMASTERDRIVE，也就是我們常說(shuō)的6SE70系列。它不僅提供了通用場(chǎng)合使用的AC變頻器，也提供了在造紙，化纖等特殊行業(yè)要求使用的多電機(jī)傳動(dòng)的直流母線方案。當(dāng)然西門(mén)子也推出了在我個(gè)人看來(lái)技術(shù)上比較失敗然而在市場(chǎng)上卻相當(dāng)成功的ECO變頻器，在技術(shù)上的失敗主要是由于它有太高的故障率，市場(chǎng)上的成功主要是因?yàn)樗搅烁皇孔冾l器成為中國(guó)市場(chǎng)的品牌。現(xiàn)在西門(mén)子在中國(guó)市場(chǎng)上的主要機(jī)型就是MM420，MM440.6SE70系列。

變頻器的參數(shù)設(shè)置

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。

運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

運(yùn)行頻率：一般的變頻器頻率到60Hz，有的甚至到400Hz，高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長(zhǎng)度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。

電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí)；在控制壓縮機(jī)時(shí)，要避免壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)。

變頻器的工作原理

我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位：

n＝60f（1－s）/p（1）

式中

n———異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

f———異步電動(dòng)機(jī)的頻率；

s———電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；

p———電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。

由式（1）可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。

西門(mén)子變頻器選擇注意事項(xiàng)

西門(mén)子公司不同類(lèi)型的變頻器，用戶(hù)可以根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類(lèi)型的變頻器。在選擇變頻器時(shí)因注意以下幾點(diǎn)注意事頊：

1、根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載需選擇西門(mén)子mmv/mdv、mm420/mm440變頻器，如負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載應(yīng)選擇西門(mén)子430變頻器。

2、選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電動(dòng)機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變差。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10%而溫升會(huì)增加20%左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過(guò)高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

3、變頻器若要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)應(yīng)該采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一、兩擋選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

4、當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，一定要考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長(zhǎng)度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過(guò)規(guī)定值，要放大兩擋來(lái)選擇變頻器，另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為v/f控制方式，并且變頻器無(wú)法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)載保護(hù)，此時(shí)，需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)側(cè)加熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

5、對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高環(huán)境溫度、高開(kāi)關(guān)頻率、高海拔等，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器需放大一擋選擇。

6、使用變頻器控制高速電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于高速電動(dòng)機(jī)的電抗小，會(huì)產(chǎn)生較多的高次諧波。而這些高次諧波會(huì)使變頻器的輸出電流值增加。因此，選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí)，應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。

7、變頻器用于變極電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量，使其額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作，否則，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。

8、驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器沒(méi)有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場(chǎng)所之外。

9、使用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤(rùn)滑方式的制約。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，在低速范圍內(nèi)沒(méi)有限制；在超過(guò)額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤(rùn)滑油用光的危險(xiǎn)。因此，不要超過(guò)轉(zhuǎn)速容許值。

10、變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，大多是利用已有的電動(dòng)機(jī)。繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比，繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過(guò)電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩gd2較大的場(chǎng)合，在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。

西門(mén)子變頻器常見(jiàn)故障分析及處理（一）

為了對(duì)變頻器的好壞作一個(gè)初步的判斷，我們可以先對(duì)它做一個(gè)靜態(tài)測(cè)試，主要是對(duì)直流中間電路和igbt的檢測(cè)，用萬(wàn)用表檢測(cè)其內(nèi)部保險(xiǎn)是否燒斷、中間濾波電容的容量及是否擊穿、igbt的續(xù)流二極管是否損壞等。因?yàn)樽冾l器同一種報(bào)警可以由底板、cuvc板、通訊板共同造成，所以發(fā)現(xiàn)故障時(shí)不要盲目判斷，引起工作的繁瑣和時(shí)間的浪費(fèi)。

1、e報(bào)警

西門(mén)子變頻器“e”報(bào)警（據(jù)分析其原因?yàn)椋旱装澹?5v過(guò)低），cuvc板（5v電壓沒(méi)傳到指定地點(diǎn)，cuvc板有短路故障）等。

（1）西門(mén)子變頻器6se7023－4ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“e”報(bào)警

處理情況：

●更換cuvc板送電開(kāi)機(jī)，液晶顯示屏仍顯示“e”報(bào)警，說(shuō)明故障原因不在cuvc板而在底板；

●檢查底板，用萬(wàn)用表測(cè)底板各電壓，發(fā)現(xiàn)15v明顯偏低，查8腳軟啟動(dòng)電壓是0.5v（正常值為3.85v）經(jīng)查5v正常，q2觸發(fā)電壓正常，用萬(wàn)用表測(cè)q2有故障換新后電壓回復(fù)正常，15v輸出正常，恢復(fù)變頻器接線，輸入?yún)?shù)，啟動(dòng)變頻器運(yùn)行正常，見(jiàn)圖1。

（2）西門(mén)子變頻器6se7016－1ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“e”報(bào)警

處理情況：更換cuvc板送電開(kāi)機(jī)（見(jiàn)圖2），一切正常，說(shuō)明故障就在cuvc板，測(cè)與之相關(guān)的3個(gè)1kω電阻，有一個(gè)已經(jīng)變值，換新后恢復(fù)正常。

（3）西門(mén)子變頻器6se7021－0ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“e”報(bào)警

處理情況：查底板15v不正常，嚴(yán)重過(guò)小，底板有明顯的過(guò)熱現(xiàn)象，斷開(kāi)15v負(fù)載，恢復(fù)正常，顯然故障在其負(fù)載，經(jīng)查為后部mos管短路造成，將mos管和與之并聯(lián)的穩(wěn)壓管換新后，電壓恢復(fù)，重新送電試機(jī)一切正常。

（4）西門(mén)子變頻器6se7016－1ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“e”報(bào)警

處理情況：更換cuvc板故障消失，說(shuō)明故障就在cuvc板，用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)1，2點(diǎn)（5v電源端）阻值為320ω（正常為486ω）證明了電路有短路的地方，經(jīng)查d5有兩腳直接擊穿，用熱風(fēng)槍拿掉d5，換上新的（焊接一定要仔細(xì)，不要有人為的短路或斷路產(chǎn)生）重新送電試機(jī)，完全恢復(fù)正常（見(jiàn)圖3）。

2、黑屏

西門(mén)子變頻器黑屏一般故障原因有（電源損壞、igbt短路造成內(nèi)部保險(xiǎn)燒毀）等。

（1）6se7023－4tc61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏無(wú)顯示

處理情況：用表測(cè)igbt內(nèi)部已嚴(yán)重短路，造成內(nèi)部保險(xiǎn)已經(jīng)燒斷失去電源，更換igbt以及維修觸發(fā)電路重新送電，一切正常。

（2）6se7016－1ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏無(wú)顯示

處理情況：用外接24v電源試機(jī)，屏幕顯示正常，再用萬(wàn)用表測(cè)低壓交流輸出，無(wú)電壓說(shuō)明故障在電源處，測(cè)uc3844（6）腳脈沖輸出正常，到q36柵極沒(méi)有，經(jīng)表測(cè)量r321由28ω變?yōu)闊o(wú)窮大換新后試機(jī)，故障消失。見(jiàn)圖4。

3、008報(bào)警

“008”為開(kāi)機(jī)封鎖報(bào)警，變頻器不能啟動(dòng)，故障原因：在上電后變頻器對(duì)其測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如果條件達(dá)到，cuvc板輸出信號(hào)將充電電阻用并聯(lián)的繼電器短封，給變頻器以更大的電流使之運(yùn)行，否則將在屏幕上顯示“008”并且無(wú)法啟動(dòng)。

（1）6se7023－4ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“008”報(bào)警

處理情況：30（下）為008檢測(cè)點(diǎn)（正常為15v），測(cè)30（下）沒(méi)有15v，k1已經(jīng)閉合，查q3發(fā)射極有15v基極電壓正常，懷疑q3損壞，換新以后送電，一切正常（見(jiàn)圖1）。

（2）西門(mén)子變頻器6se7022－4ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“008”報(bào)警

處理情況：更換cuvc板正常，說(shuō)明故障在cuvc，經(jīng)查為與之相連的r652和r658損壞造成的，換新后試車(chē)，一切正常（見(jiàn)圖2）。

4、f002報(bào)警

6se7016－1ta61-z故障現(xiàn)象：控制面板pmu液晶顯示屏顯示“f002”電壓過(guò)低報(bào)警

處理情況：查母線直流540v正常，說(shuō)明底板電壓檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，經(jīng)檢測(cè)直流母線540v電壓經(jīng)電阻串聯(lián)通過(guò)tl084傳信號(hào)給cuvc板，如果檢測(cè)電壓低于參數(shù)p071所設(shè)置的數(shù)值將會(huì)停止電機(jī)并發(fā)出報(bào)警，用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)tl084端無(wú)有電壓（正常值因?yàn)?.38v），再用電阻檔測(cè)串聯(lián)的30個(gè)電阻發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)因腐蝕已經(jīng)斷路致使信號(hào)無(wú)法傳遞，更換電阻后，送電試車(chē)一切正常（見(jiàn)圖5）。

西門(mén)子變頻器常見(jiàn)故障分析（二）

變頻器常見(jiàn)的故障根據(jù)其故障類(lèi)型的不同可以分為外部故障和變頻器內(nèi)部故障兩種類(lèi)型的故障，其中外部故障發(fā)生時(shí)應(yīng)當(dāng)注意檢測(cè)變頻器的外部參數(shù)、外部電源、電機(jī)等所引起的故障，變頻器內(nèi)部故障則分為軟故障和硬件故障兩個(gè)方面。變頻器的外部故障主要有以下幾中類(lèi)型：

（1）參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，變頻器內(nèi)部所設(shè)置的參數(shù)需要與所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)相匹配，如變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或是設(shè)置錯(cuò)誤將會(huì)導(dǎo)致變頻器無(wú)法正常啟動(dòng)。

（2）外部接線故障，在變頻器的使用過(guò)程中其外部接線在長(zhǎng)時(shí)間的使用后會(huì)出現(xiàn)斷線、插頭損壞等的問(wèn)題從而影響變頻器的正常運(yùn)行。

（3）變頻器外部供電出現(xiàn)問(wèn)題，當(dāng)變頻器的外部電源出現(xiàn)“欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)頻”等的問(wèn)題時(shí)將導(dǎo)致西門(mén)子變頻器無(wú)法正常運(yùn)行。

（4）過(guò)載，造成西門(mén)子變頻器過(guò)載主要是由于加速時(shí)間過(guò)短、制動(dòng)量過(guò)大或是電網(wǎng)電壓過(guò)低等的原因所導(dǎo)致的。針對(duì)這一問(wèn)題可以采用延長(zhǎng)電機(jī)啟動(dòng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)間等的方式予以解決。由電機(jī)所導(dǎo)致的過(guò)載可著重檢查電機(jī)是否存在卡死等的問(wèn)題。

（5）過(guò)流，造成西門(mén)子變頻器外部過(guò)流問(wèn)題的原因可能是由于電機(jī)負(fù)載突變從而引起較大的沖擊、電機(jī)或是供電線纜的絕緣遭到破壞短路等所導(dǎo)致的。

西門(mén)子變頻器的軟、硬件故障則主要針對(duì)的是西門(mén)子變頻器自身，由于西門(mén)子變頻器需要長(zhǎng)時(shí)間承受高電壓、高電流從而導(dǎo)致其內(nèi)部的硬件（控制板類(lèi)的控制部件、IGBT等功率部件）等的燒毀損壞，從而影響西門(mén)子變頻器的正常運(yùn)行

西門(mén)子變頻器常見(jiàn)故障的排查與解決

當(dāng)西門(mén)子變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，首先查看西門(mén)子變頻器上的數(shù)碼管上所顯示的報(bào)警信息，針對(duì)報(bào)警信息查看西門(mén)子變頻器的報(bào)警說(shuō)明以此來(lái)對(duì)西門(mén)子變頻器的故障進(jìn)行定位。如直接對(duì)一臺(tái)故障的西門(mén)子變頻器進(jìn)行檢查，在上電檢查之初則首先需要使用萬(wàn)用表來(lái)對(duì)西門(mén)子變頻器進(jìn)行測(cè)量。使用萬(wàn)用表對(duì)西門(mén)子變頻器中的整流橋、IGBT模塊等功率部件進(jìn)行檢查并注意查看西門(mén)子變頻器中是否有明顯的燒毀痕跡。在使用萬(wàn)用表對(duì)功率部件進(jìn)行檢查時(shí)，將萬(wàn)用表打到1K的電阻檔，將黑表筆與西門(mén)子變頻器的直流（-）極連接，而后使用萬(wàn)用表的紅表筆分別連接西門(mén)子變頻器的三項(xiàng)輸入、輸出端來(lái)測(cè)量電阻，測(cè)量所得出的電阻值應(yīng)當(dāng)在5-10K之間且輸入、輸出三相之間要相互一致，輸出端的三相電阻值要略小于輸入電阻值，完成了（-）測(cè)的電阻測(cè)量后繼續(xù)將黑表筆放置在（+）測(cè)繼續(xù)進(jìn)行三相測(cè)量，測(cè)量方法與上述一致，如測(cè)量電阻值正常其并未有充放電現(xiàn)象則表明西門(mén)子變頻器能夠上電測(cè)量，如若不然則意味著西門(mén)子變頻器功率部件損壞需要對(duì)測(cè)量存在問(wèn)題的部件進(jìn)行更換，尤其是西門(mén)子變頻器中的功率部件上存在明顯燒毀痕跡的不得將西門(mén)子變頻器直接上電。

完成了對(duì)于西門(mén)子變頻器的初步測(cè)量后需要對(duì)西門(mén)子變頻器進(jìn)行上電測(cè)量，以西門(mén)子變頻器中MM4變頻器為例：

（1）上電后西門(mén)子變頻器上的數(shù)碼管顯示的是F231故障時(shí)，則意味著西門(mén)子變頻器的電源驅(qū)動(dòng)板或是主控板存在問(wèn)題，則可以更換西門(mén)子變頻器中的電源驅(qū)動(dòng)板或是主控板來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

（2）在西門(mén)子變頻器上電后如面板無(wú)顯示或是面板下的指示燈不亮，則意味著西門(mén)子變頻器的整流供電部分存在問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)對(duì)西門(mén)子變頻器中的供電部分進(jìn)行檢測(cè)，可以使用萬(wàn)用表對(duì)西門(mén)子變頻器中的整流部分中的整流二級(jí)管進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題的二極管直接進(jìn)行更換即可解決問(wèn)題。

（3）如西門(mén)子變頻器上電后顯示的是，多數(shù)意味著西門(mén)子變頻器中的主控板存在問(wèn)題，可以通過(guò)更換西門(mén)子變頻器主控板的方式予以解決，造成此類(lèi)故障的原因主要是由于西門(mén)子變頻器外部接入線中存在著較大的雜波，從而使得西門(mén)子變頻器主控板上的電阻、電容等遭到?jīng)_擊后損壞所造成的，此外，在西門(mén)子變頻器工作的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，如西門(mén)子變頻器主控板散熱不好也會(huì)造成主控板上的電子部件燒毀