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1、变频器培训计划（主讲人：熊 宇）二零一一年、九月湖南星奥信息技术有限公司电话: 073188421995 88421996 15874910703传真：0731-88421995地址：长沙市芙蓉区隆平高科技园金丹大厦18楼培训内容一、 变频器的结构与基本原理（第一讲）二、 变频器的安装、调试（第二讲）三、 变频器的常见故障及处理方法（第三讲）四、 PLC、变频器的综合运用（矿井排水泵房自动化监测监控系统）（第四讲）第一讲变频器的基本原理传统的启动方法：1、星-三角启动。 2、定子绕组串电阻。 3、自藕变压器启动。 4、延边三角形启动。一、 三相交流异步电动机变频调速原理 变频器是将频率固定（通
2、常为工频50HZ）的交流电（三相的或单相的）变换成频率连续可调（多数为0-400HZ）的三相交流电源。它们的转速N表达公式为： N=60F(1-S)/P 式中：F-频率；P-磁极对数；S-转差率。 由转速公式可见，只要改变三相交流电源的频率F，就可以改变电动机的转速N。改变转速的三种方式：1、改变电源频率 F 2、改变转差率 S 3、改变磁极对数 P可见改变三相交流电源的频率，比改变磁极对数P和转差率S两个参数简单得多。注意：变频器在改变频率的同时也改变了电压的大小。变频器节电率的计算公式：【1-（运行频率/50HZ）的立方】X100%直流电机的转速公式：N=Ua-IaRa/Ke调速方式：改变
3、电枢电压目前调速多采用：直流调速器，比如：欧陆590+普通电机与变频电机的区别变频电机比普通电机要多一个独立的风机。不然变频电机在低速时散热不行。当然变频电机的设计参数和普通电机也不一样。1）、采用原有机座号和各种标准尺寸。这就为选择和应用提供了方便。在选择变频专用电机时可以按照普通异步电动机的标准尺寸选择。（2）、采用强迫风冷，在电动机的端部配有专用的风桶，装有风机，对电机进行强迫风冷。因为变频调速在低速时会出现散热不良的问题。（3）、磁路或材料适当改进对高次谐波抑制效果更好一些，在低速时保证有足够的转矩输出。（4）、增加绝缘等级，由E级改为F级。三相变频电机变频器和软启动的区别变频器是通过
4、调节频率来控制用电设备的，可以改变频率调速和启动，比如工业上用的变频泵。软启动的基本原理是通过改变串接在电路中的电阻，让电流由小到大，这样的方式用来启动大功率的电机，用来减少大功率电机直接启动给电网造成波动，或者造成一些不重要的负荷卸载的麻烦。软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。 运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调
5、速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。变频器 软启动器二、变频器的基本组成变频器主要是由主电路（主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路）部分组成控制电路组成。主电路是给三相异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流
6、功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。（1）整流电路：目前使用最广泛的是整流二极管（不可控），如三菱、富士等等。它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。整流模块的耐压值：1200V（2）平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。（3）逆变电路：同整流器相反，逆变器是
7、将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。目前使用最广泛的是绝缘栅双极型IGBT（全控型）如：西门子、英威灵、西门康、富士、三菱等等。IGBT模块的耐压值：1200V控制电路是给三相异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。（2）电压、电流检测电
8、路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器（tg、plg等）的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（5）保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 三、变频器的主要结构1、整流电路 由6个不可控的整流二极管（VD1-VD6）组成三相整流桥，将三相交流电全波整流成直流电。如图1所示，它把工频电源（380V 50HZ）变换为直流电源，三相全波整流后平
9、均直流电压UD大小是：UD=1.35UL=513V。 2、平波回路主要功能:滤平全波整流后的电压纹波.当负载变化时,使直流电压保持平稳. 在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 3、逆变电路 由6个全控型器件IGBT(V1-V6)组成。逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。 4、制动回路 三相异步电动机在再生制动区域使用时，再生能量存于
10、平波回路电容器中，使直流电压升高。一般说来，由机械系统（含电动机）惯量积累的能量比电容能储存的能量大，需要快速制动时，可用可逆变流器向电源反馈或设置制动回路（开关和电阻）把再生功率消耗掉，以免直流电路电压上升。 5、三相异步电动机的四象限运行 根据负载种类，所需要的异步电动机旋转方向和转矩方向是不同的，必须根据负载构成适当的主电路图。在、象限异步电动机的转矩方向与旋转方向一致，为电动状态。象限是正转的电动运转，象限是反转的电动运转。在，象限转矩方向与旋转方向相反，为再生状态。象限为正转的再生运转，象限为反转的再生运转。电动运转时，则只需由电源向异步电动机供给功率，可使用不可逆变流器。对于减速时
11、需要制动力的负载，功率就必须从异步电动机向逆变器流传，可附加制动回路以便能在，象限使用。另外，对于需要急加减速并且加减速频繁的场所（例如电梯），或者对于制动为主要目的的场合，可以采用可逆变流器，实现-的象限运转。此时，能量向电源反馈而节能。四、变频器的一般分类1、 按变换的环节分类： 可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，是目前广泛应用的通用型变频器。 2、按直流电源性质分类： （1）电流型变频器电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化
12、，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。电流型变频器的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。常选用于负载电流变化较大的场合。 （2）电压型变频器 电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。 此外，变频器还可以按输出电压调节方式分类，按控制方式分类，按主开关元器件分类，按输入电压高低分类，可以分为低压（AC220V、AC380V）变频器、中压（AC660V、AC1140V）变频器、高压（6KV、10KV）变频器。第二讲变频
13、器的安装调试一、 变频器安装调试时应注意的几个重要问题（a）变频器选型 变频器选型时要确定以下几点： 1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。 2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 3) 变频器与负载的匹配问题； I.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 II. 电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。 III.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。 4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速
14、电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。 6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。 (b)变频器和电机的距离确定电缆和布线方法 I.变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。 II. 控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。 III.电
15、机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。 IV. 与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。变频器控制原理图； I.主回路：电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在变频器的输出端，减
16、少变频器输出的高次谐波，当变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。虽然变频器本身有各种保护功能，但缺相保护却并不完美，断路器在主回路中起到过载，缺相等保护，选型时可按照变频器的容量进行选择。可以用变频器本身的过载保护代替热继电器（一拖一的情况下）。 II. 控制回路：具有工频/变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。 (c)变频器的接地 变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。信号线的屏蔽层一
17、端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。 (d)变频器控制柜设计 变频器应该安装在控制柜内部，控制柜在设计时要注意以下问题 1) 散热问题：变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行；大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇，控制柜的风道要设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，避免在柜中形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的
18、风扇，风扇安装要注意防震问题。 2) 电磁干扰问题： I.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，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而影响其他仪表。如果变频器的功率很大占整个系统25%以上，需要考虑控制电源的抗干扰措施。 II.当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变频器本身会因为干扰而出现保护，则考虑整个系统的电源质量问题。 3) 防护问题需要注意以下几点： I.防水防结露：如果变频器放在现场，需要注意变频器柜上方不的有管道法兰或其他漏点，在变频器附近不能有喷溅水流，总之现场柜体防护等级要在
19、IP43以上。 II. 防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理，维护。防尘网的网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。 III.防腐蚀性气体：在化工行业这种情况比较多见，此时可以将变频柜放在控制室中。 (e)变频器接线规范 信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。 信号线与动力线必须分
20、别放置在不同的金属管道或者金属软管内部：连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。 1) 模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。 2) 为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。 (f)变频器的运行和
21、相关参数的设置 变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。 控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。 最低运行频率：即电机运行的最小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。 最高运行频率：一般的变频器最大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。
22、载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。 电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。 跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。变频器调试遵循的原则:一般是先空载、再轻载、然后再重载的原则。一、 变频器的空载通电变频器通电前，最重要的是检查三相交流输入电压值，一般为380V，最大不允许超过3801.1=418V 容许电压波动151 将变频器的接地端子必须可靠接地。2 将变频器的电源输入端子经过漏电保护
23、开关接到电源上。3 检查变频器显示窗的出厂显示是否正常,如果不正确,应复位,否则要求退换。4 熟悉变频器的操作键。一般的变频器均有运行(RUN) 、停止(STOP) 、编程(PROG) 、数据P确认(DATAPENTER) 、增加(UP、) 、减少(DOWN、) 等6个键,不同变频器操作键的定义基本相同。此外有的变频器还有监视(MONITORPDISPLAY) 、复位(RESET) 、寸动(JOG) 、移位(SHIFT) 等功能键。二、变频器带电机空载运行1 设置电机的功率、极数,要综合考虑变频器的工作电流。2 设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。VPf类型的选择包括最高频率、基本频
24、率和转矩类型等项目。3 将变频器设置为自带的键盘操作模式,按运行键、停止键,观察电机是否能正常地启动、停止。4 熟悉变频器运行发生故障时的保护代码,观察热保护继电器的出厂值,观察过载保护的设定值,需要时可以修改。变频器的使用人员可以按变频器的使用说明书对变频器的电子热继电器功能进行设定。电子热继电器的门限值定义为电动机和变频器两者的额定电流的比值,通常用百分数表示。当变频器的输出电流超过其容许电流时,变频器的过电流保护将切断变频器的输出。因此,变频器电子热继电器的门限最大值不超过变频器的最大容许输出电流。三、带载试运行1 手动操作变频器面板的运行停止键,观察电机运行停止过程及变频器的显示窗,看
25、是否有异常现象。2 如果启动P停止电机过程中变频器出现过流保护动作,应重新设定加速P减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩,而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化,按预先设定的频率变化率升速或减速时,有可能出现加速转矩不够,从而造成电机失速,即电机转速与变频器输出频率不协调,从而造成过电流或过电压。因此,需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间,使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是先按经验选定加、减速时间进行设定,若在启动过程中出现过流,则可适当延长加速时间;若在制动过程中出现过流,则适当延长减速时间
26、。另一方面,加、减速时间不宜设定太长,时间太长将影响生产效率,特别是频繁启、制动时。3 如果变频器在限定的时间内仍然保护,应改变启动P停止的运行曲线,从直线改为S 形、U 形线或反S 形、反U 形线。电机负载惯性较大时,应该采用更长的启动停止时间,并且根据其负载特性设置运行曲线类型。4 如果变频器仍然存在运行故障,应尝试增加最大电流的保护值,但是不能取消保护,应留有至少10 %20 %的保护余量。5 如果变频器运行故障还是发生,应更换更大一级功率的变频器。6 如果变频器带动电机在启动过程中达不到预设速度,可能有两种情况:(1) 系统发生机电共振,可以从电机运转的声音进行判断。采用设置频率跳跃值
27、的方法,可以避开共振点。一般变频器能设定三级跳跃点。VPf 控制的变频器驱动异步电机时,在某些频率段,电机的电流、转速会发生振荡,严重时系统无法运行,甚至在加速过程中出现过电流保护使得电机不能正常启动,在电机轻载或转动惯量较小时更为严重。普通变频器均备有频率跨跳功能,用户可以根据系统出现振荡的频率点,在VPf 曲线上设置跨跳点及跨跳宽度。当电机加速时可以自动跳过这些频率段,保证系统能够正常运行。(2) 电机的转矩输出能力不够,不同品牌的变频器出厂参数设置不同,在相同的条件下,带载能力不同,也可能因变频器控制方法不同,造成电机的带载能力不同;或因系统的输出效率不同,造成带载能力会有所差异。对于这
28、种情况,可以增加转矩提升量的值。如果达不到,可用手动转矩提升功能,不要设定过大,电机这时的温升会增加。如果仍然不行,应改用新的控制方法,比如日立变频器采用VPf 比值恒定的方法,启动达不到要求时,改用无速度传感器空间矢量控制方法,它具有更大的转矩输出能力。对于风机和泵类负载,应减少降转矩的曲线值。四、变频器与上位机相连进行系统调试在手动的基本设定完成后,如果系统中有上位机,将变频器的控制线直接与上位机控制线相连,并将变频器的操作模式改为端子控制。根据上位机系统的需要,调定变频器接收频率信号端子的量程05V 或010V ,以及变频器对模拟频率信号采样的响应速度。如果需要另外的监视表头,应选择模拟
29、输出的监视量,并调整变频器输出监视量端子的量程。第三讲变频器常见故障一、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(V/F)设定较高。1.2实例(1)一台SY3200-G011T4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(
30、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SY3200-G2R2T4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，将其电路霍耳传感器拆掉后上电，显示一切正常，故认为霍耳传感器已坏，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
31、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。（当中间直流回路电压超过700V，就报过压故障）。(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（LU）欠压也是我
32、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CT18.5kW变频器上电跳“Lu”。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
33、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DANFOSSVLT5004变频器，上电显示正常，但是加负载后跳“DCLINKUNDERVOLT”(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
34、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。（温控器温度超过80度）举例一台ABBACS50022kW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G9S11KW变频器，输出电压
35、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
36、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
37、，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。 元器件好坏的简易判断方法 4.1三相整流桥模块检测 以SEMIKRON(西门子)整流桥模块为例，如附图所示。变频器整流电路上桥为共阴级电路
38、，下桥为共阳级电路。将数字万用表拨到二极管测试档，黑表笔接COM,红表笔接V,用红、黑两表笔先后测3、4、5相与2、1极之间的正反向二极管特性,来检查判断整流桥是否完好。变频器整流桥模块只要有一相损坏,就应更换。 4.2逆变器IGBT模块检测 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。 以德国eupec 25A/1200V六相IGBT模块为例，(参见附图)。将负载侧U、V、W相的导线拆除,使用二极管测试档将数字万用表拨到二极管测试档，黑表笔接COM,红表笔接V,用红、黑两表笔先后测U、V、W
39、相与2、1极之间的正反向二极管特性,因为续流二极管与IGBT是并联的，是保护IGBT模块的。所以只要判断续流二极管的好坏就可以来判断IGBT是否完好。变频器逆变模块只要有一相损坏,就应更换，IGBT模块损坏时,只有击穿短路情况出现。 红、黑两表笔分别测栅极G与发射极E之间的正反向特性,万用表两次所测的数值都为最大，这时可判定IGBT模块门极正常。如果有数值显示,则门极性能变差，此模块应更换。当正反向测试结果为零时,说明所检测的一相门极已被击穿短路。门极损坏时电路板保护门极的稳压管也将击穿损坏。 变频器的应用维护保养2.1日常维护与检查 对于连续运行的变频器，可以从外部目视检查运行状态。定期对变
40、频器进行巡视检查,检查变频器运行时是否有异常现象。通常应作如下检查: (1)环境温度是否正常，要求在-10+40范围内,以25左右为好; (2)变频器在显示面板上显示的输出电流、电压、频率等各种数据是否正常; (3)显示面板上显示的字符是否清楚，是否缺少字符; (4)用测温仪器检测变频器是否过热,是否有异味; (5)变频器风扇运转是否正常,有无异常，散热风道是否通畅; (6)变频器运行中是否有故障报警显示; (7)检查变频器交流输入电压是否超过最大值。极限是418V(380V1.1)，如果主电路外加输入电压超过极限,即使变频器没运行，也会对变频器线路板造成损坏。 2.2定期检查 利用每年一次的
41、大修时间,将检查重点放在变频器日常运行时无法巡视到的部位。 (1)作定期检查时，操作前必须切断电源,变频器停电后待操作面板电源指示灯熄灭后，等待4min(变频器的容量越大,等待时间越长,最长为15min)使得主电路直流滤波电容器充分放电,用万用表确认电容器放电完后,再进行操作。 (2)将变频器控制板、主板拆下，用毛刷、吸尘器清扫变频器线路板及内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位。线路板脏污的地方，应用棉布沾上酒精或中性化学剂擦除。 (3)检查变频器内部导线绝缘是否有腐蚀过热的痕迹及变色或破损等，如发现应及时进行处理或更换。 (4)变频器由于振动、温度变化等影响，螺丝等紧固部件往往松动，应将所
42、有螺丝全部紧固一遍。 (5)检查输入输出电抗器、变压器等是否过热,变色烧焦或有异味。 (6)检查中间直流回路滤波电解电容器小凸肩(安全阀)是否胀出,外表面是否有裂纹、漏液、膨胀等。一般情况下滤波电容器使用周期大约为5年,检查周期最长为一年,接近寿命时，检查周期最好为半年。电容器的容量可用数字电容表测量,当容量下降到额定容量的80%以下时，应予更换。 (7)检查冷却风扇运行是否完好,如有问题则应进行更换。冷却风扇的寿命受限于轴承,根据变频器运行情况需要23年更换一次风扇或轴承。检查时如发现异常声音、异常振动，同样需要更换。 (8)检查变频器绝缘电阻是否在正常范围内(所有端子与接地端子)，注意不能
43、用兆欧表对线路板进行测量，否则会损坏线路板的电子元器件。 (9)将变频器的R、S、T端子和电源端电缆断开，U、V、W端子和电机端电缆断开，用兆欧表测量电缆每相导线之间以及每相导线与保护接地之间的绝缘电阻是否符合要求，正常时应大于1M。 (10)变频器在检修完毕投入运行前，应带电机空载试运行几分钟，并校对电机的旋转方向。 2.3变频器本身的保护: 变频器本身具有各种保护功能,如:负载侧接地保护、短路保护、电流限制、逆变器过热、过载等，其自诊断功能、报警警告功能也特别完善。了解这些功能对于正确使用变频器及故障查找是非常重要的。 第四讲PLC、变频器在矿井排水泵房自动化监测监控系统中的运用一、 市场
44、前景目前国内现有矿山有近80%没有安装泵房自动化系统，其中大、中型矿山及大量矿山将陆续进行排水泵房自动化改造。随着数字化矿井建设的进行，这种趋势在全国普及。二、 系统简述目前，国内大部分的矿井井下泵房采用的是人工根据水位的高、低，手动开启水泵的方式，不但开泵程序繁锁，而且泵站运行费用高。另外只能依靠人为观察来发现透水事故，这就导致只能在透水量已经累积到足以让井下人员发现的程度时才可以被发现。还有当发生透水事故时，由于人员撤离的需要,往往造成备用的多台排水泵无法投入，使水位上涨速度加快。严重影响了煤矿的安全生产。我公司正是为了解决现有矿井排水系统开泵程序繁锁、发生透水事故时人员撤离无法开启备用泵
45、,系统故障以及透水事故早期预警和水泵运行的工艺特点而设计了SG系列矿井水泵自动控制系统，采用可编程控制器（PLC）进行控制，可自动检测水仓水位、水泵参数和其他参数，并且通过图形、图像、曲线、数据、文字等方式，直观、形象、实时准确地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、水泵效率、水泵用电量、排水管流量水泵状态等参数。根据水仓水位的高低、矿井用电信息等因素，建立数学模型，控制水泵轮流工作与适时启动备用水泵，合理调度多台水泵运行，可以达到避峰填谷及节能的目的。同时，系统通过双绞线或光缆传输设备联网，可以实现多泵站无人值守泵站群控运行，大大降低矿井泵站运行人工费用，让有限的运
46、行费用更多的用于泵站设备改造、维修和维护，更有效提高泵站设备完好率和可用保证率，使水泵控制系统可靠地工作，降低矿井安全隐患，提高矿井生产的安全系数。从根本上实现主井排水系统的无人值守。为防止煤矿“涌水”事故提供依据和争取时间。目前泵房水泵的启动方式：手动启动手动启动存在的问题：1、 水泵开启的水位点及启动流程不规范。2、 无法做到水泵的均衡使用。3、 发生预警时无法及时判断并处理。4、 浪费人力资源（每泵房需6-8人）。5、 每台水泵启动时间较长，所以发生涌流等紧急情况时无法处理。6、 调度中心无法及时了解泵房的准确情况。7、 设备维护无准确可靠的历史数据。三、系统图片和框图及组成部分系统组成A、 压力表（P）：采用抗震式压力表与压力传感器配接。B、 流量计（Q）：采用隔爆兼本质安全型超声波流量计。C、 负压表（Z）：采用抗震式真空表与真空度传感器配接。D、 手动闸阀（S）：采用手动的整个系统由数据采集与检测、现场监测与控制、远端监控指挥三部分组成。 、数据采集与检测。数据采集由智能模块完成，模块检测传感