变频器维修检测常用方法.docx

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变频器维修检测常用方法

变频器维修检测常用方法

变频器维修检测常用方法

　　在变频器日常维护过程中,经常遇到各种各样的问题,如外围线路问题,参数设定不良或机械故障。

如果是变频器出现故障，如何去判断是哪一部分问题，在这里略作介绍。

　　一、静态测试

　　1、测试整流电路

　　找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑

　　表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。

相反将黑表棒接到P

　　端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。

将红表棒接到N端，重复

　　以上步骤，都应得到相同结果。

如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值

　　三相不平衡，可以说明整流桥故障。

B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥

　　故障或起动电阻出现故障。

　　2、测试逆变电路

　　将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基

　　本相同，反相应该为无穷大。

将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则

　　可确定逆变模块故障

　　二、动态测试

　　在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。

在上电前后必须注意

　　以下几点:

　　1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机

　　（炸电容、压敏电阻、模块等）。

　　2、检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器

　　出现故障,严重时会出现炸机等情况。

　　3、上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。

　　4、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载（不接电机）情况下

　　启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。

如出现缺相、三相不平衡等情况，则模

　　块或驱动板等有故障

　　5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。

测试时，最好是满负载

　　测试。

　　三、故障判断

　　1、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，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染

　　的设备等。

　　2、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。

在现场服务中更换驱动板之后，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。

　　3、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。

　　4、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。

　　5、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。

　　6、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。

　　7、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

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小学生发表于2006-11-2413:

35:

15

时间：

xx年6月11日

参加人员：

xx,xx

6月11日下午16：

35，从xx出发到（广州）包装设备有限公司进行考察，6月12日上午9：

35到达该公司，首先与该公司在会议室进行了有关瓶装包装线基本情况的了解，和我们的基本要求（包括验证方面的要求）的介绍和FDA认证的相关探讨，该公司出席探讨的人员有：

公司副总经理xx，产品部经理xx，西南销售分公司经理xx。

会议上得到如下基本印象：

1        该公司于2001年成立（港资独资企业）。

2        该公司现有厂房为租赁的标准厂房（约1200平方米）。

3        该公司的包装线主要面对国内的医药、食品加工企业。

天津葛兰素于2003年下半年购买过该公司的贴标机和旋盖机，箭牌拥有该公司5条瓶装包装线整线，目前雅克食品购有两条整线，意大利不凡帝公司购有一条整线。

4        整个西南地区目前还未销售过一条瓶装包装线整线。

5        该公司可提供全套GMP认证相关资料及服务。

6        该公司对FDA有一定的了解，但从未对瓶装包装线整线提供过FDA全套验证服务。

随即我们对生产现场进行了考查。

基本情况如下：

1        该公司生产现场整洁，有序，生产严格按标准进行，管理规范。

2        该公司现有主要加工设备为台湾产丰堡、松顺数控铣床各一台，普通车床4台，钻床2台，剪板机2台。

3        该公司一线装配员工据称有70名，实际现场约15名左右，装配员工工资月收入约人民币1700~2500左右。

4        瓶装包装线的核心数粒机的自动控制系统程序为半自主开发，数粒机电眼为英国进口，价格约1万美圆。

光电传感器具有自动增光检测功能。

数粒机不能剔除大于1/2以上的残片。

（试机为该公司提供的原型试机片）。

5        瓶装包装线配套设备（如贴标机、旋盖机等）自动控制系统程序全部为自主开发。

6        该生产线拆装、清洁容易。

7        该生产线稳定、可靠，数粒5000片/分钟，红外线电子记数数粒，数粒准确，旋盖扭力可调，有预旋盖功能，自动检测旋盖不良、铝箔封装不良并剔

除。

变频器常见的十大故障现象和故障分析[转帖]

变频器常见的十大故障现象和故障分析[转帖]

1过流（OC）

过流是变频器报警最为频繁的现象。

1.1现象

（1） 重新启动时，一升速就跳闸。

这是过电流十分严重的现象。

主要原因有负载短路，机械部位有卡住;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等现象引起。

（2） 上电就跳，这种现象一般不能复位，主要原因有模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。

    （3） 重新启动时并不立即跳闸而是在加速时，主要原因有加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿（VF）设定较高。

1.2 实例

（1） 一台LG-IS3-4 3.7kW变频器一启动就跳“OC”

    分析与维修打开机盖没有发现任何烧坏的迹象，在线测量IGBT（7MBR25NF-120）基本判断没有问题，为进一步判断问题，把IGBT拆下后测量7个单元的大功率晶体管开通与关闭都很好。

在测量上半桥的驱动电路时发现有一路与其他两路有明显区别，经仔细检查发现一只光耦A3120输出脚与电源负极短路，更换后三路基本一样。

模块装上上电运行一切良好。

（2） 一台BELTRO-VERT 2.2kW变频通电就跳“OC”且不能复位。

    分析与维修首先检查逆变模块没有发现问题。

其次检查驱动电路也没有异常现象，估计问题不在这一块，可能出在过流信号处理这一部位，将其电路传感器拆掉后上电，显示一切正常，故认为传感器已坏，找一新品换上后带负载实验一切正常。

二、 过压（OU）

    过电压报警一般是出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题。

（1） 实例

    一台台安N2系列3.7kW变频器在停机时跳“OU”。

     分析与维修在修这台机器之前，首先要搞清楚“OU”报警的原因何在，这是因为变频器在减速时，电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快，转子的电动势和电流增大，使电机处于发电状态，回馈的能量通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节，使直流母线电压升高所致，所以我们应该着重检查制动回路，测量放电电阻没有问题，在测量制动管（ET191）时发现已击穿，更换后上电运行，且快速停车都没有问题。

三、欠压（Uu）

    欠压也是我们在使用中经常碰到的问题。

主要是因为主回路电压太低（220V系列低于200V，380V系列低于400V），主要原因整流桥某一路损坏或可控硅三路中有工作不正常的都有可能导致欠压故障的出现，其次主回路接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上面有可能导致欠压.还有就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。

3.1 举例

（1） 一台CT 18.5kW变频器上电跳“Uu”。

分析与维修经检查这台变频器的整流桥充电电阻都是好的，但是上电后没有听到接触器动作，因为这台变频器的充电回路不是利用可控硅而是靠接触器的吸合来完成充电过程的，因此认为故障可能出在接触器或控制回路以及电源部分，拆掉接触器单独加24V直流电接触器工作正常。

继而检查24V直流电源，经仔细检查该电压是经过LM7824稳压管稳压后输出的，测量该稳压管已损坏，找一新品更换后上电工作正常。

（2） 一台DANFOSS VLT5004变频器 ，上电显示正常，但是加负载后跳“ DC LINK UNDERVOLT”（直流回路电压低）。

分析与维修这台变频器从现象上看比较特别，但是你如果仔细分析一下问题也就不是那么复杂，该变频器同样也是通过充电回路，接触器来完成充电过程的，上电时没有发现任何异常现象，估计是加负载时直流回路的电压下降所引起，而直流回路的电压又是通过整流桥全波整流,然后由电容平波后提供的，所以应着重检查整流桥，经测量发现该整流桥有一路桥臂开路，更换新品后问题解决。

四、过热（OH）

    过热也是一种比较常见的故障，主要原因周围温度过高，风机堵转，温度传感器性能不良，马达过热。

举例

    一台ABB ACS500 22kW变频器客户反映在运行半小时左右跳“OH”。

分析与维修因为是在运行一段时间后才有故障，所以温度传感器坏的可能性不大，可能变频器的温度确实太高，通电后发现风机转动缓慢，防护罩里面堵满了很多棉絮（因该变频器是用在纺织行业），经打扫后开机风机运行良好，运行数小时后没有再跳此故障。

五、输出不平衡

    输出不平衡一般表现为马达抖动，转速不稳，主要原因模块坏，驱动电路坏，电抗器坏等。

5.1举例

    一台富士 G9S 11KW变频器，输出电压相差100V左右。

分析与维修打开机器初步在线检查逆变模块（6MBI50N-120）没发现问题，测量6路驱动电路也没发现故障，将其模块拆下测量发现有一路上桥大功率晶体管不能正常导通和关闭，该模块已经损坏，经确认驱动电路无故障后更换新品后一切正常。

六、过载

    过载也是变频器跳动比较频繁的故障之一，平时看到过载现象我们其实首先应该分析一下到底是马达过载还是变频器自身过载,一般来讲马达由于过载能力较强,只要变频器参数表的电机参数设置得当,一般不大会出现马达过载.而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警.我们可以检测变频器输出电压。

七、开关电源损坏

    这是众多变频器最常见的故障，通常是由于开关电源的负载发生短路造成的，丹佛斯变频器采用了新型脉宽集成控制器UC2844来调整开关电源的输出，同时UC2844还带有电流检测，电压反馈等功能，当发生无显示，控制端子无电压，DC12V,24V风扇不运转等现象时我们首先应该考虑是否开关电源损坏了。

八、SC故障

    SC故障是安川变频器较常见的故障。

IGBT模块损坏，这是引起SC故障报警的原因之一。

此外驱动电路损坏也容易导致SC故障报警。

安川在驱动电路的设计上，上桥使用了驱动光耦PC923，这是专用于驱动IGBT模块的带有放大电路的一款光耦，安川的下桥驱动电路则是采用了光耦PC929，这是一款内部带有放大电路，及检测电路的光耦。

此外电机抖动，三相电流，电压不平衡，有频率显示却无电压输出，这些现象都有可能是IGBT模块损坏。

IGBT模块损坏的原因有多种，首先是外部负载发生故障而导致IGBT模块的损坏如负载发生短路，堵转等。

其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真，或驱动电压波动太大而导致IGBT损坏,从而导致SC故障报警。

九、GF—接地故障

    接地故障也是平时会碰到的故障，在排除电机接地存在问题的原因外，最可能发生故障的部分就是霍尔传感器了，霍尔传感器由于受温度，湿度等环境因数的影响，工作点很容易发生飘移，导致GF报警。

十、限流运行

    在平时运行中我们可能会碰到变频器提示电流极限。

对于一般的变频器在限流报警出现时不能正常平滑的工作，电压（频率）首先要降下来，直到电流下降到允许的范围，一旦电流低于允许值，电压（频率）会再次上升，从而导致系统的不稳定。

丹佛斯变频器采用内部斜率控制，在不超过预定限流值的情况下寻找工作点，并控制电机平稳地运行在工作点，并将警告信号反馈客户，依据警告信息我们再去检查负载和电机是否有问题。

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小学生发表于2006-6-914:

15:

03

摘要：

首先介绍了XTR系列集成电流变送器的产品分类及主要特点，然后阐述了XTR115的工作原理，最后介绍了XTR115及XTR101的典型应用。

   关键词：

电流变送器；电流环；应变桥；保护电路

引言

集成电流变送器亦称电流环电路，根据转换原理的不同可划分成以下两种类型：

一种是电压／电流转换器，亦称电流环发生器，它能将输入电压转换成4～20mA的电流信号（典型产品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一种属于电流／电压转换器，也叫电流环接收器（典型产品为RCV420）。

上述产品可满足不同用户的需要。

   XTR系列是美国BB（BURR－BROWN）公司生产的精密电流变送器，该公司现已并入TI公司。

该系列产品包括XTR101，XTR105，XTR106，XTR110，XTR115和XTR116共6种型号。

其特点是能完成电压／电流（或电流／电流）转换，适配各种传感器构成测试系统、工业过程控制系统、电子秤重仪等。

1XTR系列产品的分类及性能特点

XTR系列精密电流变送器产品的分类及主要特点详见表1。

表1XTR系列产品的分类及主要特点

产品

型号

满量程输入范围

激励源输出

输出电流Io/mA

环路电源Us/V

封装形式

主要特点

XTR101

10mV或50mV

两路1mA电

流源

4～20

11.6～40

DIP－14SOL－16

能将各种传感器产生的微弱电压信号转换成4～20mA的电流信号，适配应变桥、热电偶及铂热

电阻

XTR105

5mV～1V

两路0.8mA电流源

4～20

7.3～36

DIP－14

带2线制或3线制铂电阻接口，能实现温度/电流

转换

XTR106

满量程范围由电阻Rs来设定

2.5V及5V两路基准电压

4～20

7.5～36

DIP－14

带2.5V或5V激励源，适配应变桥

XTR110

0～5V或0～10V

10V基准电压

4～20或0～20或5～25

13.4～40

DIP－16

可选择输入电压范围和输出电流范围

XTR115

40～200μA

2.5V基准电压

4～20

7.5～36

SO－8

带2.5V激励源和＋5V精密稳压器，可分别给应变桥和前置放大器单独供电，能简化电源设计

XTR116

40～200μA

4.096V基准电压

4～20

7.5～36

SO－8

带4.096V激励源和＋5V精密稳压器，可分别给应变桥和前置放大器单独供电，能简化电源设计

2XTR115型电流变送器的工作原理

2.1性能特点

1）它属于二线制电流变送器，内部的2.5V基准电压可作为传感器的激励源。

XTR115可将传感器产生的40～200μA弱电流信号放大100倍，获得4～20mA的标准输出。

当环路电流接近32mA时能自动限流。

如果在脚3与脚5之间并联一只电阻，就可以改变限流值。

2）芯片中增加了＋5V精密稳压器，其输出电压精度为±0.05％，电压温度系数仅为20×10－6／℃，可给外部电路（例如前置放大器）单独供电，从而简化了外部电源的设计。

3）精度高，非线性误差小。

转换精度可达±0.05％，非线性误差仅为±0.003％。

4）环路电源电压的允许范围宽，Us=7.5～36V。

XTR115由环路电源供电。

工作温度范围是－40℃～＋85℃。

5）专门设计了功率管接口，适配外部NPN型功率晶体管，它与内部输出晶体管并联后可降低芯片的功耗。

   2.2工作原理

XTR115采用SO－8小型化封装，其内部电路框图及基本应用电路如图1所示。

U＋为电源端，接环路电源。

UREF为2.5V基准电压输出端。

II端接输入电流。

IRET为基准电压源输出电流和稳压器输出电流的返回端，可作为输入电路的公共地。

OUT为4～20mA电流输出端。

UREG为＋5V稳压器的输出端。

B和E端为外部功率管的接口，分别接功率管的基极（B）和发射极（E）。

功率管的集电极（C）接U＋端。

芯片内部主要包括输入放大器（A），电阻网络，输出晶体管（VT1），2.5V基准电压源和＋5V稳压器。

RLIM为内部限流电阻。

外围元器件主要有输入电阻（RI），功率管（VT2），环路电源（Us）和负载电阻（RL）。

输入电压UI先经过RI转换成输入电流II，再经过XTR115放大后从OUT端输出4～20mA的电流信号。

为减小失调电压以及输入放大器的漂移量，要求UI>0.5V。

输出电流与输入电流、输入电压的关系由式

（1）确定。

Io=100II=100UI／RI   

（1）

3XTR系列产品的应用电路

3.1应变桥电流变送器

由XTR115构成应变桥电流变送器的电路如图2所示。

将脚3视为公共地，由脚1给应变桥提供＋2.5V的电源电压。

前置放大器采用TL061型单运放（亦可采用OPA2277型双运放，仅用其中的一个运放），由＋5V稳压器单独给运放供电。

RI为20kΩ输入电阻，C为降噪电容，VT为外部NPN功率管，可选2N4922，TIP29C或TIP31B等型号。

以2N4922为例，其主要参数为UCEO=60V，ICM=1A，PCM=30W。

该电路的工作原理是当试件受力时，应变桥输出的电压信号首先经过前置放大器放大成0.8～4V的输入电压UI，再通过RI转换成40～200μA的输入电流II，最后经XTR115放大100倍后获得4～20mA的电流。

需要指出，XTR115只能配NPN功率管，不能配MOS场效应功率管。

外部功率管应满足XTR115对电压、电流的要求，使用中还须给功率管装上合适的散热器。

3.2保护电路的设计

保护电路应兼有反向电压保护与正向过压保护两种功能。

XTR115的保护电路如图3所示。

反向电压保护电路由二极管整流桥VD1～VD4组成，可防止因将环路电源的极性接反而损坏芯片。

整流二极管可选用1N4148型高速硅开关二极管，其主要参数为URM=75V，Id=150mA，trr=4ns。

采用桥式保护电路之后就不用再考虑环路电源的极性，因为，无论Us的极性是否接反，它总能保证U＋端接得是正电压。

鉴于在任何时刻整流桥上总有两只二极管导通，因此，在计算环路电压ULOOP时须扣除两只硅二极管的正向压降（约为1.4V），由式

（2）确定。

ULOOP=Us－IORL－1.4   

（2）

过压保护电路采用一只1N4753A型稳压管，其稳定电压为36V，稳定电流为7.0mA。

当环路电压过高时就被钳位到36V。

实验证明，即使环路电压达到65V，XTR115也不会损坏。

为了改善瞬态过压保护特性，还可采用Motorola公司生产的P6KE39A型瞬态电压抑制器（其英文缩写为TVS，亦称瞬变电压抑制二极管）来代替稳压管。

P6KE39A的钳位电压UB=39V，钳位时间仅为1ns，其性能远优于齐纳稳压管。

3.3配J型热电偶的电流变送器电路

   由XTR101构成带冷端温度补偿功能的J型热电偶输入电路，如图4所示。

该电路可将温度信号转换成4～20mA的电流信号。

Rs为满量程（SPAN）设定电阻，其电阻值由式（3）确定。

Rs=40/[（ΔIo/U1）-0.016]   （3）

式中：

ΔIo=20mA－4mA=16mA。

例如，当UI=100mV时，由式（3）不难算出，Rs=278Ω。

Rs的引线应尽量短，以减小干扰。

当Rs=∝时，UImax=1V。

Rp为调零电位器，在0℃下调整Rp可使Io=4mA。

冷端温度补偿电路由二极管VD1，分压电阻R1和R2组成，R1及R2均采用精密金属膜电阻。

J型热电偶在－200℃～＋750℃测温范围内的平均温度系数αT=＋51.70μV／℃。

硅二极管正向压降的温度系数αD≈－2.1mV/℃，经过R1和R2分压后

αD′=αD·[R1/（R1+R2）]=－2.1×[51/（2×103+51）]=－52μV／℃≈－αT

因为αD′与αT的大小相等而方向相反，二者又分别接到XTR101的负输入端和正输入端上，所以在室温下二者能互相抵消，从而实现了冷端温度（即环境温度）补偿，使温差热电势仅仅与被测温度有关（e=αTT），不受环境温度变化的影响。

XTR101能输出两路1mA激励电流，分别接J型热电偶和电阻分压器。

反向电压保护电路由VD2组成，当Us接反时VD2截止，电源不通。

正常工作时VD2导通，环路电压ULOOP=Us－IORL－0.7V。