如何保养变频器 变频器的故障原因及预防措施

　　变频器由控制回路、电源回路、驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成，有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。今天Ameya来为大家介绍一下如何保养变频器以及变频器的故障的预防措施。

　　由于使用不合理或设置不切合实际，容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。变频器的故障原因及预防措施如下:

　　1、主回路常见故障分析

　　主回路主要由三相或单相整流桥、电容器、滤波电容器、逆变桥、限流电阻、继电器接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定，在回路设计时已经选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10 ℃，寿命减半。因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采取措施减少脉动电流。采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。

　　在电容器维护时，通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况，当静电容量低于额定值的80%，绝缘阻抗在5 MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。

　　2、主回路典型故障分析

　　故障现象：变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。

　　首先应区分是由于负载原因，还是变频器的原因引起的。如果是变频器的故障，可通过历史记录查询在跳闸时的电流，超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或突变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延长加速时间，此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判断是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、W， 分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判断IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了故障。如果减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障；而加速时逆变桥模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障，发生这些故障的原因，多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。

　　3、控制回路故障分析

　　控制回路影响变频器寿命的是电源部分，是平滑电容器和IPM电路板中的缓冲电容器，其原理与前述相同，但这里的电容器中通过的脉动电流，是基本不受主回路负载影响的定值，故其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难，一般根据电容器环境温度以及使用时间，来推算是否接近其使用寿命。

　　电源电路板给控制回路、IPM驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源，这些电源一般都是从主电路输出的直流电压，通过开关电源再分别整流而得到的。因此，某一路电源短路，除了本路的整流电路受损外，还可能影响其他部分的电源，如由于误操作而使控制电源与公共接地短接，致使电源电路板上开关电源部分损坏，风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观察电源电路板就比较容易发现。

　　逻辑控制电路板是变频器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大规模集成电路，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率很小，但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合，导致变频器出现EEPROM故障，这只要对EEPROM重新复位就可以了。

　　IPM电路板包含驱动和缓冲电路，以及过电压、缺相等保护电路。从逻辑控制板来的PWM信号，通过光耦合将电压驱动信号输入IPM模块，因而在检测模快的同时，还应测量IPM模块上的光耦。

　　4、冷却系统

　　冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中冷却风扇寿命较短，临近使用寿命时，风扇产生震动，噪声增大最后停转，变频器出现IPM过热跳闸。冷却风扇的寿命受陷于轴承，大约为10000～35000 h。当变频器连续运转时，需要2～3年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命，一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行。

　　5、外部的电磁感应干扰

　　如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。减少噪声干扰的具体方法有：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上，加装防止冲击电压的吸收装置，如RC浪涌吸收器，其接线不能超过20 cm；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路分离；变频器控制回路配线绞合节距离应在15 mm以上，与主回路保持10 cm以上的间距；变频器距离电动机很远时（超过100 m），这时一方面可加大导线截面面积，保证线路压降在2%以内，同时应加装变频器输出电抗器，用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流。变频器接地端子应按规定进行接地，必须在专用接地点可靠接地，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装无线电噪声滤波器，减少输入高次谐波，从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响；同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器，以降低其输出端的线路噪声。

　　6、安装环境

　　变频器属于电子器件装置，在其说明书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件锈蚀、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。

　　除上述几点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空气加热器等必要措施。

　　7、电源异常

　　电源异常大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混合形式。这些异常现象的主要原因，多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电的单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。

　　如果附近有直接启动的电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，其电源应和变频器的电源分离，减小相互影响。

　　对于要求瞬时停电后仍能继续运行的设备，除选择合适价格的变频器外，还应预先考虑电机负载的降速比例。当变频器和外部控制回路都采用瞬间停电补偿方式时，失压回复后，通过测速电机测速来防止在加速中的过电流。

　　对于要求必须连续运行的设备，应对变频器加装自动切换的不停电电源装置。

　　8、雷击、感应雷电

　　雷击或感应雷击形成的冲击电压，有时也会造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路开闭会产生较高的冲击电压。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件。真空断路器应增加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，应在控制时序上，保证真空断路器动作前先将变频器断开。

　　二、如何保养变频器

　　一般来说，变频器使用7年左右，进入故障多发期，部件烧坏、故障、保护功能频繁动作等故障现象可能发生，严重影响正常运行，所以需要定期做好维护保养。

　　1、根据实际环境，确定其周期间隔的长度，对变频器进行全面的检查和维护。必要时，可拆卸、检查、测量、除尘和紧固整流模块、逆变模块和控制柜中的电路板。由于变频器的下进气口和上出气口经常因积尘或积尘过多而堵塞。其本身散热量高，要求通风量大，运转一定时间后，其基板(静电作用)有灰尘，必须进行清洁和检查。

　　2、对于变频器的线路板、母线等后，进行必要的防腐处理，涂上绝缘涂料，对出现局部放电、电弧的母线进行毛刺去除、绝缘处理。绝缘破坏的绝缘柱，必须去除碳化或更换。

　　3、对所有接线端进行紧固，防止松动引起的严重现象，并进行全面检查和测量。对于所有接线端(包括输出)端、整流模块、逆变模块、直流电容和快速熔融设备，如果发现烧毁或参数变化较大，应及时更换。

　　4、变频器中风扇的旋转状态应仔细检查。断电后，用手转动风扇叶片，观察轴承是否卡住或旋转不灵活，必要时更换。

　　5、仔细检查变频器控制电路板上的电子部件，检查和处理焊接脱落、变色、膨胀、裂纹、断线(印刷电路板线路)等异常现象，必要时对外观异常的部件，可以从电路板上进行焊接脱落测量检查或更换。

　　6、用万用表、桥梁等仪器、工具检测和耐压实验整流块、逆变GTR(或IGBT)等大载流量装置，测量其正反电阻值，并做表格记录，更换参数差异较大的模块。

　　7、检查主接触器和其他辅助继电器，仔细观察各接触器的动静接触器是否有电弧、毛刺、表面氧化、凹凸，发现这些问题时更换相应的动静接触器，确保接触安全。

　　8、要经常检查变频器电源电压的变动情况，改善变频器使用环境特殊、负荷变动大的现象，避免大电流对变频器冲击的影响，影响正常工作。

　　大家都知道变频器的使用环境温度每上升10℃，使用年限就减半。因此，在日常使用中，应根据变频器的实际使用环境状况和负荷特征，制定合理的检查周期和制度，每个使用周期后，全面维护变频器整体的解体、检查、测量等。变频器具有调速范围广、动态响应快、调速精度高、保护功能完善、操作简单等优点，广泛应用于冶金、石油化工、电力、机械、民用电器等行业。