变频器的日常维护与维修

季 亮 王德彬

（哈尔滨一汽变速箱股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150070）

变频器作为一种高效节能的电机调速装置,因其较高的性能价格比,在自动控制方面得到了越来越广泛的应用。由于变频器在长期运行中，由于温度、湿度、灰尘、振动等使用环境的影响，内部元器件会发生变化或老化以及使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障。而且，变频器在正常使用6-10年后,就进入故障的高发期,经常会出现元器件烧坏、失效、保护功能频繁出错等故障现象,严重影响其正常运行。因此在实际使用过程中使变频器在出现的各种故障得到及时处理和解决,并延长其使用寿命是势在必行的。

1 变频器在日常使用过程中常见的问题及维护方法

1.1 电源异常

电源异常表现为各种形式，但大致分以下3 种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。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。如果附近有直接起动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，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。

1.2 雷击、感应雷电

雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能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，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC 浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。

1.3 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。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC 吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。

1.4 电动机温度过高及运行范围

对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。

1.5 振动、噪声

振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM 调制方式造成的高次谐波。此外，变频器储存和安装时必须考虑场所的温度、湿度、灰尘和确保冷却风道畅通，避免阳光直射。室内设置，其周围不可有腐蚀性、爆炸性或可燃性气体。

2 变频器的常见故障及维修方法

2.1 变频器的故障判断

整流模块损坏一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下,更换整流桥。在现场处理故障时,应重点检查电网情况,如电网电压,有无电焊机等对电网有污染的设备等。逆变模块损坏一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后,测驱动波形良好状态下,更换模块。在更换驱动板之后,还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下,运行变频器。上电无显示一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起,如启动电阻损坏,也有可能是面板损坏。上电后显示过电压或欠电压一般由于输入缺相,电路老化及电路板受潮引起,找出其电压检测电路及检测点,更换损坏的器件。上电后显示过电流或接地短路一般是由于电流检测电路损坏,如霍尔元件、运放等。启动显示过电流一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流,该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起。

2.2 变频器的维修过程

变频器的维修过程包括以下几个步骤：

第一步,询问变频器的故障现象,包括故障发生前后外部环境的变化。如电源的异常波动、负载的变化。

第二步,根据故障描述,分析可能造成此类故障的原因。

第三步,打开被维修的设备,确认被损坏的程序,分析维修恢复的可行性。

第四步,根据被损坏器件的工作位置,通过阅读电路,分析电路工作原理,从中找出损坏器件的原因,以及一些相关的电子电路。

第五步,寻找相关的器件进行替换。

第六步,在确定所有可能造成故障,所有原因都排除的情况下,通电进行实验,在做这一步的时候,一般要求所有的外部条件都具备,并且不会引起故障的进一步扩大化。

2.3 变频器的检修

2.3.1 日常使用中根据变频器的实际使用环境状况和负载特点,制定出合理的检修周期和制度,在每个使用周期后,将变频器整体解体、检查、测量等全面维护一次,使故障隐患在初期被发现和处理。定期(根据实际环境确定其周期间隔长短)对变频器进行全面检查维护,必要时可将整流模块、逆变模块和控制柜内的线路板进行解体、检查、测量、除尘和紧固。

2.3.2 运行一定时间后,电路板上(因静电作用)有积尘,须清洁和检查。对线路板、母排等维修后,要进行必要的防腐处理,涂刷绝缘漆,对已出现局部放电、拉弧的母排须取除其毛刺,并进行绝缘处理。对已绝缘击穿的绝缘柱,须清除炭化或更换。

2.3.3 对变频器内风扇转动状况、要经常仔细检查,断电后,用手转动风叶,观察轴承有无卡死或转动不灵活现象,必要时更换处理。仔细检查控制电路板上电子元器件,检查和处理脱焊、变色、鼓肚、开裂、断线(印刷板线路)等异常现象,必要时对外表异常的元器件,可从电路板上脱焊测量检查或更换。

2.3.4 对主接触器及其它辅助继电器进行检查,仔细观察各接触器动静触头有无拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平,发现此类问题应对其相应的动静触头进行更换,确保其接触安全可靠。

2.3.5 经常检查电源电压波动程度。改善变频器使用环境和负载波动大的现象,避免大电流对变频器冲击的影响。

3 结语

在变频器的使用和日常维护、维修过程中，应注意检查电网电业，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，检查端子是否紧固，通过加强设备管理最大限度地降低变频器的故障率。使之最大限度的达到其历程。

[1]蔡美富，王铁牛.变频器日常维护和定期检修[J].机械工人(冷加工)，2007-07-15.