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丹佛斯变频器常见故障分析及解决方法
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2022.10.05 辽宁

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​丹佛斯变频器变频器在运行中常见的故障有:多种故障错乱出现(报警5、6、7、8)接地故障(报警14)、电机uvw相丢失(报警31。32。33)、通讯故障等。

1、开关电源损坏

这是众多变频器常发生的故障,通常是由于开关电源的元器件损坏或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,24v风扇不运转等现象时我们首先应该考虑开关电源是否损坏(一般为uc2844或电阻损坏)。如果不能判断是否电源故障,可以外接24v电源进行测试,测试结果一切正常可以判定为电源故障。

2、丹佛斯5011变频器的液晶显示屏上显示字母“14”报警

变频器液晶显示屏上出现“alarm 14”报警,变频器不能工作,重新送电后按reset键能复位,再启动时再次报警,查操作手册为接地报警,检查电机和相关电缆并无接地故障,也就是说故障在变频器。分析电路导致接地报警的原因为霍尔传感器输出电压信号到电流取样板再送到运算放大器进行比较,结果数值过大,查检测部分霍尔传感器正常,检测对陶瓷基薄膜集成电阻r501时测其中的一路阻值因腐蚀已变无穷大致使接地不良,造成信号过强,引起报警,无原件更换,在上面焊同阻值大功率贴片电阻,重新启动后运行正常。接地故障是平时经常遇到的故障,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和信号传输电阻,由于它们受温度、湿度、腐蚀气体等环境因素的影响较大,工作点很容易发生飘移,导致接地报警。

3、丹佛斯5016变频器“alarm 13”过流报警

变频器液晶显示屏上出现“alarm 13”报警,并能手动复位,不升速时正常,加速时就报警,重新送电,没有听到内部继电器吸合的声音,怀疑为充电电阻r401并联的接触器km1短路导致电流过大引起,用万用表测km1线圈两端电压正常,停电测线圈直流电阻,为无穷大,换新线圈后上电试车,一切正常。

过流原因:

(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:接触器开路,负载过重,机械部分故障;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等。

(2)通电后立即报警,这种现象一般不能复位。主要原因有:模块损坏、驱动电路损坏、电流检测电路损坏。

4、丹佛斯5006变频器“alarm 8”低压报警

变频器液晶显示屏上出现“alarm 8”报警不能复位,经查线排端子104(1)为电压检测点,信号经IC403输送给控制板,并在内部与参数设定电压做比较,如果低于参数下限,变频器就会停车并报警显示故障,测104(11)点无电压,正常为2。3v说明故障点在前面,测IC403(3)脚无电压,测d1负极无直流电压,测变压器有交流输出,可以判断为4R7电阻损坏,换电阻后通电,试运行正常。

5、丹佛斯5006变频器“alarm 29” 散热片温度过高报警

变频器液晶显示屏上出现“alarm 29”报警不能复位,这是我们常碰到的一个故障。出现这种故障时,我们应首先看一下面板的温度显示是否超出参数设置的上限,如果超出看是否与现实温度相符,如果不相符说明检测电路出现故障,经查显示温度与现实不符,测电路14v正常,插头两端无电压,查电阻R207、R208阻值为无穷大,更换新件后一切正常。

6、丹佛斯5032变频器能启动有频率无电压

变频器显示正常,并能启动且有频率变化但没有交流电压产生,试换控制板故障依旧,说明故障在功率部分,测IGBT及相关电路正常,当查到mk1-mk2的排线时,发现排线上有线因腐蚀造成接触阻值过大,用酒精、尖针修理后确切无误后重新通电,一切正常。

7、丹佛斯5004变频器屏幕无显示,灯频闪

变频器无显示但灯频闪,换控制板无变化,怀疑电源部分有故障,上电查功率板的电源各输出都有明显的闪动,说明电源有短路故障,断电用手接触各元器件,当接触到IC408时,发现其温度过高,用万用表测量内部已严重短路,换新后通电测各电压正常,带电机试运行,未发现故障。

8、丹佛斯5006变频器面板显示时好时坏

变频器面板显示时好时坏,换控制板故障依旧,怀疑为电源接触不良,查各电源一切正常,测功率板到控制板之间的线排,发现有线接触不良,换新后重新上电一切正常。

9 、整流桥损坏

丹佛斯5004变频器运行时前级保险烧毁,空开跳闸,并且听到变频器内部有异常响动,检查过程中,发现整流桥已损坏,炸出几条明显裂缝,测全桥已经短路,经查整流桥的型号为skb30/12参数是电流30A、耐压1200V完全符合技术要求,因变频器负载是拖辊、刀盘而且停车惯性大,且停车时有再生过电压现象,由于再生功率使直流电路电压升高,有时超过允许值,中间电压+再生电压超过整流桥耐压值,即为整流桥炸裂的原因。根据以上原因,我们对变频器个别参数进行调整,如减速时间(210)由原5s延长到10s,三相输出u、v、w加压敏电阻(接法为△连接、加压敏电阻的耐压为1000v)。通过以上改进变频器的故障率明显降低。

三相整流桥模块检测方法:将数字万用表拨到二极管测试档,用红、黑两表笔先后测R、S、T相与P、N极之间的正反向二极管特性,来检查判断整流桥是否完好。所测的正反向特性相差越大越好;如正反向为零,说明所检测的一相已被击穿短路;如正反向均为无穷大,说明所检测的一相已经断路。整流桥模块只要有一相损坏,就必须更换。

10 、IGBT的损坏

(1)IGBT模块因散热不良导致其损坏

丹佛斯5006变频器在运转中突然发出爆炸声响,同时外接保险烧毁,拆机发现变频器的igbt模块损坏。经过对相关板卡的测试,发现igbt触发线路损坏,测量其他板块正常。在拆卸变频器板卡时发现其电源板和电流检测板上有很多的油污和灰尘。打开变频器的散热片风机,看到散热片上也粘满了油污和杂物,将变频器的散热通道完全堵死。由此推断变频器的IGBT模块因散热不良导致其损坏。

维修过程:首先将变频器完全拆开,将散热通道的散热片拆下,用空压气体将散热片清理干净, 同时将变频器内部结构件和板卡全部清理干净。安装igbt模块,安装igbt模块时候要按照模块的要求,顺序安装,力矩适度。修理触发线路,然后依次安装其他器件。安装结束后进行静态的测试,静态测试结果良好后进行通电测试和带负载试验。带负载试验合格,顺利完成维修。

经验总结:综合不同型号和不同的使用环境中的数台 丹佛斯变频器维修情况,总结出变频器igbt模块损坏的主要原因是使用环境的恶劣,使得门极驱动卡上电子元件损坏以及变频器的散热通道堵塞导致。最容易损坏的器件是稳压管及光耦。检查驱动电路是否有问题,可在断电时比较一下各路触发端电阻是否一致。通电开机可测量触发端的电压波形。但是有的变频器不装入模块不能开机,这时在模块p端串入假负载防止检查时误碰触发端或其他线路引起烧坏模块。

(2)IGBT模块的简单测量方法

变频器输出电压不平衡表现为马达抖动,转速不稳,一般没有经验是很难判定是哪路驱动有问题,这时可启动变频器2hz,用万用表直流电压档分别测:p-u、p-v、p-w及u-n、v-n、w-n的电压值,这6路电压这时也会不一样,那一路偏高则这一路有问题,其原理大家可自己画图分析一下。对于IGBT模块,我们介绍最简单的测量方法(专业不是这样测量)将数字万用表拨到二极管测试档,测试IGBT模块c1、e1、c2、e2之间以及栅极g与e1、e2之间正反向二极管特性,来判断IGBT模块是否完好。以六相模块为例。将负载侧u、v、w相的导线拆除,使用二极管测试档,黑表笔接p(集电极c1),红表笔依次测u、v、w,万用表显示数值为无穷大;将表笔反过来,红表笔接p,黑表笔测u、v、w,万用表显示数值为400左右。再将黑表笔接n(发射极e2),红表笔测u、v、w,万用表显示数值为400左右;红表笔接p,黑表笔测u、v、w,万用表显示数值为无穷大。各相之间的正反向特性应相同,若出现差别说明igbt模块性能变差,应予更换。

日常维护

    操作人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点,具有电工操作基本知识。在对变频器日常维护之前,必须保证设备总电源全部切断;并且在变频器灯完全熄灭的5-30分钟(根据变频器的功率)后再进行。应注意检查电网电压,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,通过加强设备管理最大限度地降低变频器的故障率。

    (1)冷却风扇

    变频器的功率模块是发热最严重的器件,其连续工作所产生的热量必须要及时排出,一般风扇的寿命大约为20kh-40kh。按变频器连续运行折算为3-5年就要更换一次风扇,避免因散热不良引发故障。

    (2)滤波电容

    中间电路滤波电容:又称电解电容,其主要作用就是平滑直流电压,吸收直流中的低频谐波,它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸,直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次,一般其容量减少20%以上应更换。

    在保养的同时要仔细检查变频器,定期送电,带电机工作在2hz的低频约10min,以确保变频器工作正常。

    (3)防腐剂的使用

    因我公司的生产特性,各电气mcc室的腐蚀气体浓度过大,致使很多电气设备因腐蚀损坏(包括变频器)。

    为了解决以上问题我公司专门安装了一套空调系统,用正压新鲜风来改善环境条件。为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀,我们还要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工,维修后也要喷涂防腐剂,有效地降低了变频器的故障率,提高了使用效率。



  享立得

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  沈阳享立得科技有限公司是一家从事工业自动化控制系统工程、自动化产品销售、工控产品维修的高科技企业。公司与德国西门子、ABB、丹佛斯、英威腾等知名自动化行业厂商的合作,为客户提供丰富自动化产品,同时提供从方案设计、设备集成、安装调试、培训、技术支持、产品维修等一整套工业自动化控制系统工程服务。

  



频器开关电源电路板维修需求市场在我国非常大。这其中,有不少原因是企业技术人员对对开关电源的故障判断不够正确、以及错误的电路板故障排除方法,导致设备出现必须进行PCB板卡检测与维修的严重后果。(本文以丹佛斯和台达两个品牌的变频器开关电源故障作为案例解析。)


一   丹佛斯变频器上电操作面板闪烁故障。

  该故障属于开关电源工作不正常,起振后又关断。损坏的可能有:

  1、负载太大,以丹佛斯VLT5000为例,可能风机损坏短路、IGBT驱动线路短路,导致开关电源负载太重,开关电源电流过大,自动关断。

  2、开关电源线路工作不正常。丹佛斯VLT5000变频器开关电源线路有稳压、直流电压检测等,如果有任何一方面出现问题,都有可能导致此现象发生。

  二 丹佛斯变频器上电只有ON等亮,面板没有显示。

  该现象大多数人会认为是控制卡损坏,但是维修中心最近总结出经验。由于丹佛斯变频器VLT5000的开关电源线路有2路+5VDC,其中一路是开关电源反馈用,另外一路+5VDC是给控制卡供电,如果这路电源损坏,或者是没有电压,就会导致此现象。所以在维修时候关键还是要多测量,对整个开关电源要有全面的了解,才不会素手无策。只要把开关电源线路全部画出图纸,那么再困难的电源也好修复。

  三 丹佛斯变频器上电没有显示。

  有些客户送修的变频器送点没有任何异常声音,没有异味,没有闪烁,也没有ON灯亮的状况。维修中心修复了不少此类变频器,这些变频器就是开关电源线路损坏,对于此类故障,就需要有耐心和能力去维修了。从起振线路、稳压回路,各类检测线路中逐步的检测。可以先测量逐个元件,后送弱电测试,最后可以强电测试,才可以修复。

  四 台达变频器显示8888故障。

  该故障产生的原因,基本上会先更换控制卡试一下。其实有时候可能是控制卡损坏,但是大多数情况下是开关电源损坏导致。以台达变频器为例,显示8888后,可以去测量该开关电源的反馈电压,如果是+5VDC就正常,很多情况下是+5VDC工作不正常。常见的反馈线路如图:

  五 台达变频器上电有异常声音,但是操作面板没有显示。

  常见就是发出吱吱的声音,但是没有显示。我们可以去测试开关电源开关频率、起振电压、以及反馈回路是否正常。但是台达有个通病,就是该故障基本上开关电源滤波电容和整流二级管有关系,要么是滤波电容漏液、要么是二极管短路导致。有时候电容漏液会导致线路板腐蚀,在维修中要特别注意,处理干净线路板后再更换滤波电容。

其实,无论是变频器维修、开关电源维修、UPS维修、工控维修等等,在技术人员不能准确判断故障情况的时候,最好多查阅资料,或请教专业的电路板维修以及相关技术人员,擅自对上设备进行芯片级别的电路板维修,很有可能会造成设备维修难度加大、甚是无法修复的严重后果。


摘要:

以下是工程师在维修过程中,总结的一些经验,供大家参考。
(1) 丹佛斯vlt2800、vlt2900系列变频器的常见故障为alarm 37和alarm 14 。alarm 37为内部故障主要由于控制卡软件故障,现场电磁干扰造成。电磁干扰,变频器在工作中由于整流和变频,周围产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此,柜内仪表和电子系统,应该选用金属外壳,屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地,除此之外,各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆,且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰,往往会导致变频器误报警,使整个系统无法工作,导致控制单元失灵或损坏。
alarm 14为接地故障,一般是由于igbt损坏引起或现场电机或电机电缆绝缘损坏所造成的,由于vlt2800系列变频器没有内设电流互感器,因此该报警一般由于igbt触发端损坏造成。在更换模块前应先使用示波器检查驱动触发电路是否良好,以免再次发生相同故障。
(2) 丹佛斯vlt3000系列变频器主要故障为电源故障及驱动触发电路故障
vlt3000变频器由于使用到现在年限一般都较长,大部分功率器件都已经老化,特别是平波电容由于长时间的使用,且处于高频状态,很容易造成电解液的干涸。这样就会使得变频器开关电源总体功率下降,导致变频器上电无法正常工作。有时vlt3000变频器上电会出现操作面板
闪烁的情况,同时电源高频变压器伴有节奏性的啸叫声,一般是由于电源初级部分存在短路或输出侧电源功率不足的情况。只要找出短路点或性能下降的器件便能很好的解决该故障。也可排查风扇是否短路。
该系列变频器驱动触发部分故障一般为大功率晶体管开路、发热击穿或贴片电阻由于长时间使用,阻值变大,导致驱动输出波形畸变,如三相脉冲大小、相位不相等,修复后要求使用示波器对各路输出波形进行测量。
(3) 丹佛斯vlt5000的常见故障为整流模块故障、alarm 14和alarm 37 alarm 37为逆变器故障,主要由于igbt的触发电路损坏造成。一般为驱动触发电路的电源部分出现故障引起。主要表现为igbt上桥臂或下桥臂无驱动触发电压,导致变频器检测电路偏离标准值,致使cpu报警。
alarm 14为接地故障,除去现场电机或连接电机电缆因素外,变频器自己主要由于电流互感器损坏及其相关辅助电路造成,其中霍尔传感器受温度、湿度等环境因素的影响,工作点漂移,导致报警尤为常见。danfoss变频器的三相输出电流平衡检测较为敏感,因此当电机绕阻绝缘性能下降或现场环境较为潮湿时,该故障反映尤为明显。
变频器整流模块的损坏是变频器的常见故障之一,早期生产的变频器整流模块均采用二极管,目前,大部分整流模块则采用晶闸管。中大功率普通变频器整流模块一般为三相半可控整流,整流器件易过热,也容易导致击穿或开路,当其整流模块损坏后,变频器直流母线电压不足,导致alarm 8报警后整机停机。在更换整流模块时,要求其在与散热片接触面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅脂,再紧固安装螺丝。由于变频器对外部电源的稳定性要求较高(三相电压差±10%),整流模块的损坏常与机器外部电源有密切关系,所以当整流模块发生故障后,不能再盲目上电,应先检查外围设备。

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